专利名称：低杂散快速跳频频率合成器及应用于其的快速跳频方法
技术领域：
本发明涉及无线射频收发器中的频率合成技木，尤其涉及一种低杂散快速跳频频率合成器及应用于其的快速跳频方法。
背景技术：
最近，在无线通信系统领域中正积极地开展关于正交频分复用(OFDM)的研究，这对通过无线信道的高速数据传输很有用。OFDM是ー种使用多载波发送数据的方案，是ー类在发送之前将串行输入符号流转换为并行符号并利用诸如 副载波信道的多个正交副载波调制每个符号的多载波调制。在宽带无线通信领域中，例如基于MB-OFDM技术的超宽带系统，快速跳频频率合成器正被广泛地使用。特别是，在MB-OFDM超宽带系统中，频率合成器的输出需要以预定的顺序在3个频率点间进行切換，且该切換需要在9. 5纳秒之内完成。传统的频率合成器是基于锁相环路的反馈系统。其频率切换时间取决于环路带宽，典型值约为数十微秒。因此基于锁相环的频率合成器无法满足快速跳频的需要。ー种简单的解决方法是采用多个锁相环和选通器。多个锁相环同时工作，但某ー时间只有ー个锁相环的输出通过选通器。这样频率切换时间只取决于选通器的响应而非锁相环的环路带宽。但多个锁相环包含多个震荡器及环路滤波器，会大量増加电路所用面积及功耗。
发明内容
针对现有技术的上述不足，本发明提出了一种全新的解决方案。根据本发明的ー个方面，提出了一种低杂散快速跳频频率合成器，包括单个锁相环，产生一固定频率的信号；多个分频器，依次级联于所述锁相环之后，用以生成不同频率的信号，其中所述不同频率的信号都具有正交的I和Q两路分量；混频器，所述多个分频器的一部分所生成的信号被输入所述混频器，以产生本振信号；以及选通器，与所述分频器的其余部分以及所述混频器相连接，用以选择所需的频率。此外，根据本发明的ー个优选实施例，在上述低杂散快速跳频频率合成器中，所述分频器是除2分频器。此外，根据本发明的ー个优选实施例，在上述低杂散快速跳频频率合成器中，所述混频器是正交单边带混频器。此外，根据本发明的ー个优选实施例，在上述低杂散快速跳频频率合成器中，还包括多相滤波器，设置于所述混频器的输入端之前以消除杂散信号。此外，根据本发明的ー个优选实施例，在上述低杂散快速跳频频率合成器中，所述杂散信号是所述混频器的一路输入中的3阶谐波分量。此外，根据本发明的ー个优选实施例，在上述低杂散快速跳频频率合成器中，所述多相滤波器由两级电阻-电容、电容-电阻网络构成并具有针对所述I路分量的两个输入端以及针对所述Q路分量的两个输入端。
根据本发明的另一方面，提出了ー种快速跳频方法，包括生成一固定频率的信号；对该固定频率的信号进行多级分频，以获得多个具有正交的I和Q两路分量且频率不同的信号；对所述多个经分频的信号中的一部分进行混频；将所述多个经分频的信号中的其余部分与经混频的信号输入ー选通器；以及由所述选通器选择所需的频率。此外，根据本发明的ー个优选实施例，在上述快速跳频方法中，所述多级分频中的姆ー个级分频都是除2分频。此外，根据本发明的ー个优选实施例，在上述快速跳频方法中，在所述多级分频的步骤之后且在所述进行混频的步骤之前，还包括利用一多相滤波器来消除将要进行混频的一路输入中的3阶谐波分量。综上，本发明的低杂散快速跳频频率合成器包括ー个锁相环路、数个多相滤波器、数个正交单边带混频器、数个选通器及其他电路，可以产生MB-OFDM UffB中的本振信号，并且可以实现几个频点之间小于6ns的快速切換。同时，通过采用多项滤波器可以有效降低单边带混频器所产生的杂散信号。 应当理解，本发明以上的一般性描述和以下的详细描述都是示例性和说明性的，并且g在为如权利要求所述的本发明提供进ー步的解释。
包括附图是为提供对本发明进ー步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本发明的实施例，并与本说明书一起起到解释本发明原理的作用。附图中图I示出了根据本发明的一个优选实施例的低杂散快速跳频频率合成器的示意图。图2示意性地示出了多相滤波器的结构图。图3示出了根据ー个优选实施例的快速跳频方法的流程图。
具体实施例方式
现在将详细參考附图描述本发明的实施例。图I示出了根据本发明的一个优选实施例的低杂散快速跳频频率合成器的示意图。在图I所示的实施例中，本发明的低杂散快速跳频频率合成器主要包括单个锁相环101、多个分频器102-1 102-5、混频器103、选通器104以及多相滤波器106。根据本发明，仅需要单个锁相环101，该锁相环101只需要产生ー固定频率的信号。在图I中，分频器102-1 102-5依次级联于该锁相环101之后，从而可以生成不同频率的信号。特别是，根据本发明的优选实施例，上述分频器所述分频器102-1 102-5均选用除2分频器。例如，假设上述固定频率为8. 448GHz (适用于MB-OFDM UffB)，则在图I所示的示例中，分频器102-1将生成频率为4. 224GHz的信号，分频器102-2将生成频率为
2.112GHz的信号，分频器102-3将生成频率为I. 056GHz的信号，分频器102-4将生成频率为528MHz的信号，分频器102-5将生成频率为264MHz的信号。其中，这些不同频率的信号都具有正交的I和Q两路分量。图I中，一混频器103同多个分频器中的一部分，即分频器102-3和102-4，相连接。因此，分频器102-3和102-4所生成的信号被输入该混频器103，以产生所需的MB-OFDMUffB中的本振信号。当然，也可以选用两个或更多的混频器，且这些混频器的输入可以是上述多个分频器以及其它混频器的输出的任意组合。优选地，在以下描述的各实施例中，混频器103采用正交单边带混频器。最后，如图I所示，两个选通器104分别与所述多个分频器的其余部分以及混频器相连接，用以选择某一时间所需的频率。通常，正交单边带混频器103在产生所需信号的同时也会额外地产生不需要的杂散信号。ー种重要的杂散信号产生机制是正交单 边带混频器103 —路输入中的3阶谐波分量。例如，在上述图I的示例中，当用4. 224GHz与264MHz混频产生4. 488GHz信号时，
4.224GHz也会与264MHz的3阶谐波分量产生3. 432GHz (4. 224-3*0. 264)的杂散信号。如果假设除2分频器产生的264MHz信号是方波，此杂散信号将仅低于所需本振信号约10dB。传统的滤除谐波分量的方法是采用低通滤波。但，这里的信号频率较高，采用主动式滤波需消耗大量功耗和面积。而采用被动式滤波又难以实现强抑制所需的高阶滤波器，且被动式滤波器会对信号造成衰减。针对上述问题，根据ー优选实施例，本发明利用正交单边带混频器103的特性，在该混频器103的一路输入加入多相滤波器(Poly Phase Filter，简称PPF) 105。由于基频和它的3阶分量I、Q相位相反，该多相滤波器105可以用来消除3阶分量而不影响基频。如图I所示，在混频器103的两路输入上均设置了多相滤波器105。可以理解，这样的设置并非是必须的，所属技术领域的技术人员可以按照实际需要而选择仅在某一路上设置ー多相滤波器，也可以在其它路上设置多相滤波器，以起到消除杂散信号的作用。图2示意性地示出了多相滤波器的结构图。如图2所示，多相滤波器由简单的两级电阻-电容、电容-电阻网络构成并具有针对I路分量的两个输入端以及针对Q路分量的两个输入端。该多相滤波器的基本工作原理为当其输入端ロ信号IIP、IQP、IIN和IQN的相位分别为0度、-90度、180度和90度时，信号可以以较小的损耗，如6dB通过滤波器；当其输入端ロ信号IIP、IQP、IIN和IQN的相位分别为0度、90度、180度和-90度时，信号将被大幅度衰减。由于ー组差分正交信号的基频和它的3阶分量的相位恰好相反，所以在多相滤波器的输出可以容易地获得大于30dB的3阶分量抑制。以下结合附图3来进ー步讨论根据本发明的ー种可应用于上述低杂散快速跳频频率合成器的快速跳频方法。如图3所示，根据本发明的快速跳频方法300主要包括步骤301，生成一固定频率的信号；步骤302，对该固定频率的信号进行多级分频，以获得多个具有正交的I和Q两路分量且频率不同的信号，其中所述多级分频中的每ー个级分频优选都是除2分频；步骤303，对所述多个经分频的信号中的一部分进行混频；步骤304，将所述多个经分频的信号中的其余部分与经混频的信号输入ー选通器；以及步骤305,由所述选通器选择所需的频率。根据本发明的ー个优选实施例，在上述多级分频的步骤302之后且在上述进行混频的步骤303之前，还可以进ー步包括利用一多相滤波器来消除将要进行混频的一路输入中的3阶谐波分量的步骤。本发明的低杂散快速跳频频率合成器可以在ー个锁相环的基础上实现几个频点之间的快速切換。同时，通过采用多项滤波器还可以有效降低单边带混频器所产生的杂散信号。
本领域技术人员可显见，可对本发明的上述示例性实施例进行各种修改和变型而不偏离本发明的精神和范围。因此，_在使本发明覆盖落在所附权利要求书及其等效技术方案范围内的对本发明的修改和变型。
权利要求
1.一种低杂散快速跳频频率合成器，包括 单个锁相环，产生一固定频率的信号； 多个分频器，依次级联于所述锁相环之后，用以生成不同频率的信号，其中所述不同频率的信号都具有正交的I和Q两路分量； 混频器，所述多个分频器的一部分所生成的信号被输入所述混频器，以产生本振信号；以及 选通器，与所述分频器的其余部分以及所述混频器相连接，用以选择所需的频率。
2.如权利要求I所述的低杂散快速跳频频率合成器，其特征在于，所述分频器是除2分频器。
3.如权利要求I所述的低杂散快速跳频频率合成器，其特征在于，所述混频器是正交单边带混频器。
4.如权利要求I所述的低杂散快速跳频频率合成器，其特征在于，还包括 多相滤波器，设置于所述混频器的输入端之前以消除杂散信号。
5.如权利要求4所述的低杂散快速跳频频率合成器，其特征在干，所述杂散信号是所述混频器的一路输入中的3阶谐波分量。
6.如权利要求4所述的低杂散快速跳频频率合成器，其特征在干，所述多相滤波器由两级电阻-电容、电容-电阻网络构成并具有针对所述I路分量的两个输入端以及针对所述Q路分量的两个输入端。
7.ー种快速跳频方法，包括 生成一固定频率的信号； 对该固定频率的信号进行多级分频，以获得多个具有正交的I和Q两路分量且频率不同的信号； 对所述多个经分频的信号中的一部分进行混频； 将所述多个经分频的信号中的其余部分与经混频的信号输入ー选通器；以及 由所述选通器选择所需的频率。
8.如权利要求7所述的快速跳频方法，其特征在于，所述多级分频中的每ー个级分频都是除2分频。
9.如权利要求7所述的快速跳频方法，其特征在于，在所述多级分频的步骤之后且在所述进行混频的步骤之前，还包括 利用一多相滤波器来消除将要进行混频的一路输入中的3阶谐波分量。
全文摘要
本发明提出了一种低杂散快速跳频频率合成器，包括单个锁相环，产生一固定频率的信号；多个分频器，依次级联于所述锁相环之后，用以生成不同频率的信号，其中所述不同频率的信号都具有正交的I和Q两路分量；混频器，所述多个分频器的一部分所生成的信号被输入所述混频器，以产生本振信号；以及选通器，与所述分频器的其余部分以及所述混频器相连接，用以选择所需的频率。此外，本发明还提出了可应用于上述低杂散快速跳频频率合成器的快速跳频方法。
文档编号H03L7/18GK102790616SQ20111013092
公开日2012年11月21日 申请日期2011年5月19日 优先权日2011年5月19日
发明者孔维新 申请人:恒原微电子(上海)有限公司