專利名稱：一種鎖相環(huán)電路及其工作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及通信領域，尤其涉及一種鎖相環(huán)電路及其工作方法。
背景技術：
鎖相環(huán)(PLL, Phase-Locked Loop)頻率合成器是射頻收發(fā)器的核心部件之一,在射頻收發(fā)器處于發(fā)射狀態(tài)時，PLL頻率合成器將發(fā)射數(shù)據(jù)調(diào)制到載波頻率上；處于接收狀態(tài)下，PLL頻率合成器產(chǎn)生本振信號，用于與接收信號進行混頻得到解調(diào)信號。目前，PLL頻率合成器根據(jù)分頻器的分頻系數(shù)是否動態(tài)隨機發(fā)生變化，可以分為整數(shù)-N分頻和小數(shù)分頻兩種，整數(shù)分頻PLL頻率合成器的結構簡單，且開環(huán)發(fā)射性能較好，但接收性能較差，小數(shù)分頻PLL頻率合成器的接收性能較好，但閉環(huán)發(fā)射時需要增加復雜的校正電路。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種更加完善的鎖相環(huán)電路及其工作方法。一種鎖相環(huán)電路包括鎖相環(huán)核心單元和鎖相環(huán)控制單元；當鎖相環(huán)電路處于發(fā)射狀態(tài)時，鎖相環(huán)核心單元在鎖相環(huán)控制單元的控制下通過整數(shù)分頻開環(huán)模式輸出信號；當相環(huán)電路處于接收狀態(tài)時，鎖相環(huán)核心單元在鎖相環(huán)控制單元的控制下通過小數(shù)分頻閉環(huán)模式輸出信號。在本發(fā)明一實施例中，該鎖相環(huán)核心單元包括整數(shù)分頻模塊和小數(shù)分頻模塊，鎖相環(huán)控制單元用于在鎖相環(huán)電路處于發(fā)射狀態(tài)時開啟整數(shù)分頻模塊、關閉小數(shù)分頻模塊，在鎖相環(huán)電路處于接收狀態(tài)時，開啟小數(shù)分頻模塊、關閉整數(shù)分頻模塊。在本發(fā)明一實施例中， 該鎖相環(huán)核心單元包括鑒相器、環(huán)路濾波器、壓控振蕩器、數(shù)模轉換器、調(diào)制器；整數(shù)分頻模塊包括依次連接形成環(huán)路的所述鑒相器、環(huán)路濾波器、壓控振蕩器和分頻器，以及與所述壓控振蕩器相連的數(shù)模轉換器，其中所述數(shù)模轉換器接收發(fā)射數(shù)據(jù)，所述分頻器接收通道選擇信號，所述鑒相器接收分頻參考信號，所述壓控振蕩器輸出所述鎖相環(huán)電路的輸出信號；小數(shù)分頻模塊包括依次連接形成環(huán)路的所述鑒相器、環(huán)路濾波器、壓控振蕩器和分頻器，以及與所述分頻器相連的調(diào)制器，其中所述調(diào)制器接收通道選擇信號，所述鑒相器接收分頻參考信號，所述壓控振蕩器輸出所述鎖相環(huán)電路的輸出信號。在本發(fā)明一實施例中，該鎖相環(huán)控制單元包括:與所述鑒相器輸入端相連的第一開關，用于選擇分頻參考頻率；與所述分頻器輸入端相連的第二開關，用于選擇通道選擇信號；當處于發(fā)射狀態(tài)時，所述第一開關選擇整數(shù)分頻參考頻率，所述第二開關選擇整數(shù)通道選擇信號；當處于接收狀態(tài)時，所述第一開關選擇小數(shù)分頻參考頻率，所述第二開關選擇小數(shù)通道選擇信號。在本發(fā)明一實施例中，該鎖相環(huán)控制單元還包括與所述調(diào)制器輸入端相連的第三開關，用于選擇是否輸入發(fā)射數(shù)據(jù)；當處于發(fā)射狀態(tài)時，所述第一開關選擇整數(shù)分頻參考頻率，所述第二開關選擇整數(shù)通道選擇信號，或所述第一開關選擇小數(shù)分頻參考頻率，所述第二開關選擇小數(shù)通道選擇信號，所述第三開關控制發(fā)射數(shù)據(jù)輸入調(diào)制器；當處于接收狀態(tài)時，所述第一開關選擇整數(shù)分頻參考頻率，所述第二開關選擇整數(shù)通道選擇信號，或所述第一開關選擇小數(shù)分頻參考頻率，所述第二開關選擇小數(shù)通道選擇信號。本發(fā)明提供的鎖相環(huán)電路當處于發(fā)射狀態(tài)時，通過整數(shù)分頻開環(huán)模式輸出信號；當處于接收狀態(tài)時，通過小數(shù)分頻閉環(huán)模式輸出信號，充分利用了整數(shù)分頻開環(huán)模式較好的發(fā)射性能和小數(shù)分頻閉環(huán)模式較好的接收性能，且避免了其各自的缺陷。該鎖相環(huán)電路并沒有將兩種分頻電路進行簡單的拼湊或疊加，而是充分利用其可以復用的鎖相環(huán)核心單元(如鑒相器、環(huán)路濾波器、壓控振蕩器和分頻器)，從而達到了電路面積的最小化。


圖1為本發(fā)明一實施例鎖相環(huán)電路的示意圖；圖2為本發(fā)明一實施例鎖相環(huán)電路的示意圖；圖3為本發(fā)明一實施例鎖相環(huán)電路的示意圖。
具體實施例方式圖1為本發(fā)明一實施例鎖相環(huán)電路的示意圖，請參考圖1:一種鎖相環(huán)電路包括鎖相環(huán)核心單元I和鎖相環(huán)控制單元2，鎖相環(huán)核心單元I可以包括整數(shù)分頻模塊和小數(shù)分頻模塊，鎖相環(huán)控制單元2可以包括通道選擇模塊、分頻參考頻率選擇模塊和參數(shù)設定與調(diào)整模塊，當鎖相環(huán)電路處于發(fā)射狀態(tài)時，鎖相環(huán)核心單元I在鎖相環(huán)控制單元2這三個模塊的控制下通過整數(shù)分頻開環(huán)模式輸出信號；當鎖相環(huán)電路處于接收狀態(tài)時，鎖相環(huán)核心單元I在鎖相環(huán)控制單元2這三個模塊的控制下通過小數(shù)分頻閉環(huán)模式輸出信號。下面以應用于射頻收發(fā)器中的PLL頻率合成器為例，提出一種混合型PLL頻率合成器。該鎖相環(huán)電路包括鎖相環(huán)核心單元I和鎖相環(huán)控制單元2，鎖相環(huán)核心單元I包括鑒相器11、環(huán)路濾波器12、壓控振蕩器13、數(shù)模轉換器14、分頻器15和調(diào)制器16，鎖相環(huán)控制單元2包括與鑒相器11輸入端相連的第一開關SI，用于選擇分頻參考頻率，與分頻器15輸入端相連的第二開關S2，用于選擇通道選擇信號，本實施例的鎖相環(huán)電路結構如圖2所示:其中，鑒相器11的一輸入端通過第一開關SI選擇接入整數(shù)分頻參考頻率FrefO還是小數(shù)分頻參考頻率Frefl，鑒相器11的輸出端通過第四開關S4選擇是否與環(huán)路濾波器12的輸入端連接，環(huán)路濾波器12的輸出端與壓控振蕩器13的一輸入端連接，數(shù)模轉換器14的輸入端接發(fā)射數(shù)據(jù)，數(shù)模轉換器14的輸出端通過第五開關S5選擇是否與壓控振蕩器13的另一輸入端連接，壓控振蕩器13的輸出端通過分頻器15連接鑒相器11的另一輸入端，分頻器15還通過第二開關S2選擇接入整數(shù)通道選擇信號NO或調(diào)制器16的輸出端，調(diào)制器16的輸入端連接小數(shù)通道選擇信號N1+K，小數(shù)通道選擇信號N1+K經(jīng)調(diào)制器16處理后輸出Nl+n(t)信號至分頻器15。當射頻收發(fā)器處于發(fā)射狀態(tài)時，在頻率鎖定階段，第四開關S4閉合，第五開關S5斷開，鑒相器11、環(huán)路濾波器12、壓控振蕩器13和分頻器15依次連接形成環(huán)路，分頻器15通過第二開關S2選擇整數(shù)通道選擇信號NO，根據(jù)整數(shù)通道選擇信號對壓控振蕩器13輸出的頻率信號進行分頻后，輸出內(nèi)部反饋信號至鑒相器11，鑒相器11通過第一開關SI選擇接入整數(shù)分頻參考頻率FrefO，根據(jù)FrefO與該內(nèi)部反饋信號的相位差輸出電壓信號，電壓信號經(jīng)過環(huán)路濾波器12后形成壓控振蕩器13的控制電壓，壓控振蕩器13根據(jù)該控制電壓調(diào)節(jié)輸出信號的頻率；完成頻率鎖定之后，通過整數(shù)分頻開環(huán)模式發(fā)射數(shù)據(jù)，即第四開關S4斷開，第五開關S5閉合，發(fā)射數(shù)據(jù)通過模數(shù)轉換器14和壓控振蕩器13調(diào)制后發(fā)射出去。當射頻收發(fā)器處于接收狀態(tài)時，在頻率鎖定階段，第四開關S4閉合，第五開關S5斷開，鑒相器11、環(huán)路濾波器12、壓控振蕩器13和分頻器15依次連接形成環(huán)路，分頻器15通過第二開關S2選擇接入小數(shù)通道選擇信號N1+K經(jīng)調(diào)制器16處理后輸出的Nl+n(t)信號，分頻器15根據(jù)Nl+n (t)信號對壓控振蕩器13輸出的頻率信號進行分頻后，輸出內(nèi)部反饋信號至鑒相器11，鑒相器11通過第一開關SI選擇接入小數(shù)分頻參考頻率Frefl，根據(jù)Frefl與內(nèi)部反饋信號的相位差輸出電壓信號，電壓信號經(jīng)過環(huán)路濾波器12后形成壓控振蕩器13的控制電壓，壓控振蕩器13根據(jù)控制電壓調(diào)節(jié)輸出信號的頻率；完成頻率鎖定之后，壓控振蕩器13輸出本振信號，即當射頻收發(fā)器處于接收狀態(tài)時，通過小數(shù)分頻閉環(huán)模式輸出用于與接收信號進行混頻的本振信號。本實施例中，優(yōu)選的，F(xiàn)refO< Frefl,甚至Frefl 遠大于FrefO,如 Frefl = 16MHz,FrefO = 500KHz ;優(yōu)選的，NO > NI，NO甚至遠大于NI，N0和NI為整數(shù)值，NO為整數(shù)分頻比，小數(shù)分頻比包括整數(shù)部分NI和小數(shù)部分K，Nl+n(t)可以是一個多位寬的數(shù)據(jù)，其中n(t)具有隨機性，其長時間的平均值為K，假設K以20比特表示，調(diào)制器16的工作時鐘周期T =10ns，則調(diào)制器16調(diào)制出的n (t)值在每個工作時鐘均發(fā)生變化，但是它變化的周期T =22°*Ts，對n (t)的連續(xù)22°個值取平均，其值為K，如K = 0.75 = 3/4，且K以兩比特表示為K = 2' bll，則調(diào)制器在連續(xù)4個時鐘周期的輸出可能依次是1，1，1，0，在四個周期內(nèi)取平均的值就是0.75，等于K。鎖相環(huán)控制單元2還可以用于設置或調(diào)整鑒相器11、環(huán)路濾波器12、壓控振蕩器
13、數(shù)模轉換器14、分頻器15和/或調(diào)制器16的配置參數(shù)，在不同工作模式下，該鎖相環(huán)控制單元2可以對鑒相器11、環(huán)路濾波器12、壓控振蕩器13、數(shù)模轉換器14、分頻器15和/或調(diào)制器16的配置參數(shù)進行調(diào)整，以適應當前的分頻模式。采用本實施例的鎖相環(huán)電路結構，當處于接收狀態(tài)下，除了通過小數(shù)分頻閉環(huán)模式輸出用于與接收信號進行混頻的本振信號之外，也可以選擇整數(shù)分頻閉環(huán)模式輸出用于與接收信號進行混頻的本振信號，即通過SI選擇整數(shù)分頻參考頻率FrefO，S2選擇整數(shù)通道選擇信號N0，S4關閉，S5斷開，鑒相器11、環(huán)路濾波器12、壓控振蕩器13和分頻器15依次連接形成環(huán)路，進行頻率鎖定，當完成頻率鎖定后，壓控振蕩器13可產(chǎn)生穩(wěn)定的本振信號用于信號接收。圖3為本發(fā)明一實施例鎖相環(huán)電路的示意圖，請參考圖3:本實施例，在圖2的基礎上增加了第三開關S3，發(fā)射數(shù)據(jù)可通過S3選擇是否將發(fā)射數(shù)據(jù)送入調(diào)制器16中進行調(diào)制，若送入調(diào)制器16中進行調(diào)制，其實質(zhì)是發(fā)射數(shù)據(jù)的兩點調(diào)制，若送入調(diào)制器16中進行調(diào)制，相當于改變了 K值，調(diào)制器16輸出至分頻器15的是NI' +n' (t)信號。采用該種鎖相環(huán)電路結構，當處于發(fā)射狀態(tài)時，可以選擇使用整數(shù)分頻開環(huán)模式，也可以選擇通過小數(shù)分頻閉環(huán)模式兩點調(diào)制輸出發(fā)射數(shù)據(jù)，即通過SI選擇小數(shù)分頻參考頻率Frefl，第二開關S2選擇NI' +n' (t)信號，第四開關S4關閉，第五開關S5斷開，第三開關S3關閉，鑒相器11、環(huán)路濾波器12、壓控振蕩器13和分頻器15依次連接形成環(huán)路，當完成頻率鎖定后，壓控振蕩器13可輸出調(diào)制后的發(fā)射數(shù)據(jù)。當處于接收狀態(tài)時，除了可以選擇小數(shù)分頻閉環(huán)模式輸出本振信號之外，也可以選擇整數(shù)分頻閉環(huán)模式輸出本振信號，即通過第一開關SI選擇整數(shù)分頻參考頻率FrefO，第二開關S2選擇整數(shù)通道選擇信號NO，第四開關S4關閉，第五開關S5斷開，鑒相器11、環(huán)路濾波器12、壓控振蕩器13和分頻器15依次連接形成環(huán)路，完成頻率鎖定，當完成頻率鎖定之后，壓控振蕩器13可產(chǎn)生穩(wěn)定的本振信號用于信號接收。本發(fā)明的分頻器可以是多模分頻器；調(diào)制器可以是Sigma-Delta調(diào)制器(Σ Λ調(diào)制器)；本發(fā)明提供的是一種實現(xiàn)整數(shù)和小數(shù)兩種分頻模式的鎖相環(huán)電路，當處于發(fā)射狀態(tài)時，通過整數(shù)分頻開環(huán)模式輸出信號；當處于接收狀態(tài)時，通過小數(shù)分頻閉環(huán)模式輸出信號，將整數(shù)分頻開環(huán)模式和小數(shù)分頻閉環(huán)模式集成在同一鎖相環(huán)電路中，不但實現(xiàn)了基本部件如鑒相器、環(huán)路濾波器、壓控振蕩器、分頻器的復用，而且，充分利用了整數(shù)分頻開環(huán)模式的發(fā)射性能和小數(shù)分頻閉環(huán)模式較好的接收性能，且避免了其各自的缺陷。以上內(nèi)容是結合具體的實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種鎖相環(huán)電路，其特征在于，包括鎖相環(huán)核心單元和鎖相環(huán)控制單元； 當所述鎖相環(huán)電路處于發(fā)射狀態(tài)時，所述鎖相環(huán)核心單元在所述鎖相環(huán)控制單元的控制下通過整數(shù)分頻開環(huán)模式輸出信號； 當所述鎖相環(huán)電路處于接收狀態(tài)時，所述鎖相環(huán)核心單元在所述鎖相環(huán)控制單元的控制下通過小數(shù)分頻閉環(huán)模式輸出信號。
2.根據(jù)權利要求1所述的鎖相環(huán)電路，其特征在于，所述鎖相環(huán)核心單元包括整數(shù)分頻模塊和小數(shù)分頻模塊，所述鎖相環(huán)控制單元用于在所述鎖相環(huán)電路處于發(fā)射狀態(tài)時開啟整數(shù)分頻模塊、關閉小數(shù)分頻模塊，在所述鎖相環(huán)電路處于接收狀態(tài)時，開啟小數(shù)分頻模塊、關閉整數(shù)分頻模塊。
3.根據(jù)權利要求2所述的鎖相環(huán)電路，其特征在于，所述鎖相環(huán)核心單元包括鑒相器、環(huán)路濾波器、壓控振蕩器、數(shù)模轉換器、調(diào)制器； 所述整數(shù)分頻模塊包括依次連接形成環(huán)路的所述鑒相器、環(huán)路濾波器、壓控振蕩器和分頻器，以及與所述壓控振蕩器相連的數(shù)模轉換器，其中所述數(shù)模轉換器接收發(fā)射數(shù)據(jù)，所述分頻器接收通道選擇信號，所述鑒相器接收分頻參考信號，所述壓控振蕩器輸出所述鎖相環(huán)電路的輸出信號； 所述小數(shù)分頻模塊包括依次連接形成環(huán)路的所述鑒相器、環(huán)路濾波器、壓控振蕩器和分頻器，以及與所述分頻器相連的調(diào)制器，其中所述調(diào)制器接收通道選擇信號，所述鑒相器接收分頻參考信號，所述壓控振蕩器輸出所述鎖相環(huán)電路的輸出信號。
4.根據(jù)權利要求3所述的鎖相環(huán)電路，其特征在于，所述鎖相環(huán)控制單元包括: 與所述鑒相器輸入端相連的第一開關，用于選擇分頻參考頻率； 與所述分頻器輸入端相連的第二開關，用于選擇通道選擇信號。
5.根據(jù)權利要求4所述的鎖相環(huán)電路，其特征在于，所述鎖相環(huán)控制單元還包括與所述調(diào)制器輸入端相連的第三開關，用于選擇是否輸入發(fā)射數(shù)據(jù)。
6.一種鎖相環(huán)電路的工作方法，其特征在于: 當處于發(fā)射狀態(tài)時，所述鎖相環(huán)電路通過整數(shù)分頻開環(huán)模式輸出信號； 當處于接收狀態(tài)時，所述鎖相環(huán)電路通過小數(shù)分頻閉環(huán)模式輸出信號。
7.根據(jù)權利要求6所述的鎖相環(huán)電路的工作方法，其特征在于，所述鎖相環(huán)電路為權利要求4所述的鎖相環(huán)電路，所述工作方法還包括: 當處于發(fā)射狀態(tài)時，所述第一開關選擇整數(shù)分頻參考頻率，所述第二開關選擇整數(shù)通道選擇信號； 當處于接收狀態(tài)時，所述第一開關選擇小數(shù)分頻參考頻率，所述第二開關選擇小數(shù)通道選擇信號。
8.根據(jù)權利要求6所述的鎖相環(huán)電路的工作方法，其特征在于，所述鎖相環(huán)電路為權利要求5所述的鎖相環(huán)電路，所述工作方法包括: 當處于發(fā)射狀態(tài)時，所述第一開關選擇整數(shù)分頻參考頻率，所述第二開關選擇整數(shù)通道選擇信號，或所述第一開關選擇小數(shù)分頻參考頻率，所述第二開關選擇小數(shù)通道選擇信號，所述第三開關控制發(fā)射數(shù)據(jù)輸入調(diào)制器； 當處于接收狀態(tài)時，所述第一開關選擇整數(shù)分頻參考頻率，所述第二開關選擇整數(shù)通道選擇信號，或所述第一開關選擇小數(shù)分頻參考頻率，所述第二開關選擇小數(shù)通道選擇信號。
全文摘要
本發(fā)明公開一種鎖相環(huán)電路，其包括鎖相環(huán)核心單元和鎖相環(huán)控制單元，當所述鎖相環(huán)電路處于發(fā)射狀態(tài)時，所述鎖相環(huán)核心單元在所述鎖相環(huán)控制單元的控制下通過整數(shù)分頻開環(huán)模式輸出信號；當所述鎖相環(huán)電路處于接收狀態(tài)時，所述鎖相環(huán)核心單元在所述鎖相環(huán)控制單元的控制下通過小數(shù)分頻閉環(huán)模式輸出信號。本發(fā)明通過以上技術方案，提供一種更加完善的鎖相環(huán)電路。
文檔編號H03L7/18GK103178840SQ20111044175
公開日2013年6月26日 申請日期2011年12月26日 優(yōu)先權日2011年12月26日
發(fā)明者唐佳捷, 史愛煥 申請人:國民技術股份有限公司