专利名称：一种射频锁相本振源的制作方法
技术领域：
本发明涉及微蜂窝移动通信系统的频率切换技术，特别是涉及时分双工(以下称TDD)工作方式的微蜂窝移动通信系统的射频本振源。
现有个人手持系统(以下称PHS)中，特别是采用TDD工作方式，基站工作时需要在相邻时隙间进行频率快速切换，要求射频本振源部分能在保护时间(一般几十微秒)内实现频率跳变，同时具有高频率稳定度和低相位噪声。
一般射频本振源部分采用单个锁相环路(以下称PLL)来实现，包括顺次相连的一个参考信号源，作鉴相用的参考频率；一频率综合器，包括鉴相器、参考分频器、固定分频器和可变分频器，经过分频和鉴相后，提供相位误差信号；一环路滤波器，将相位误差信号转变成电压误差信号；一压控振荡器，频率可随外加控制电压变化而变化，由频率综合器、环路滤波器和压控振荡器构成反馈回路。
图1是一般射频本振源的结构框图，频率综合器102集鉴相器、参考分频器、固定分频器和可变分频器于一体，参考信号源101提供的参考频率信号，经频率综合器102内参考分频器产生比相频率，压控振荡器104输出的反馈信号经频率综合器102内固定分频器和可变分频器产生同一比相频率，再经频率综合器102内鉴相器产生一个相位误差信号加到环路滤波器103，由环路滤波器103产生误差电压信号牵引压控振荡器104，输出锁定相位信号FOUT，PLLCONTROL是频率综合器的片选信号，可以设定为1(高电平)有效，DATA是控制频率综合器102内可变分频器的信号，可改变输出信号频率。
上述PLL一般采用增加环路滤波器103带宽以缩短锁定时间，而环路带宽增加使压控振荡器104噪声增加，导致环路相位噪声特性变坏，因此整个系统性能下降；如果跳频间隔变大，锁定时间越长，在这种情况下，如果仍旧以增加环路滤波器103带宽缩短锁定时间，环路相位噪声特性会更坏，因此实现起来难度更大。另外单个PLL在如此短时间内实现频率跳变，其频率稳定度一般都很难达到PHS系统标准±3ppm内。
本发明目的在于提供一种低功耗的适用于TDD工作方式微蜂窝移动通信系统的快速频率切换锁相本振源，同时保证PHS系统标准的频率稳定度小于±3ppm。
为实现本发明的目的，采用以下技术方案本发明的锁相本振源包括一参考信号源，与两个频率综合器直接相连，为其提供作鉴相用的参考频率；所述的两个频率综合器，用作分频器和鉴相器，并提供相位误差信号，分别与两个环路滤波器相连；所述的两个环路滤波器，用于将相位误差信号转变成电压误差信号，并分别与两个压控振荡器相连；所述的两个压控振荡器，输出频率可随外加控制电压变化而变化；这些器件分别构成两个PLL，且两个PLL共用一个参考信号源；两个π型阻抗匹配网络I，用于电路中阻抗匹配，减小信号反射，分别与两个PLL中的压控振荡器连接；两个控制特性相反的射频单刀单掷开关，同时受PLLSELECT信号控制，并分别用作接通或关断相应的PLL输出信号；两个π型阻抗匹配网络II，用于电路中阻抗匹配，减小信号反射，分别与控制特性相反的两个射频单刀单掷开关连接；一个射频单刀双掷开关，与两个π型阻抗匹配网络II相连，受PLLSELECT信号控制从两路PLL输出信号中选取一路信号。
本发明的锁相本振源采用两个PLL交替锁定所需频率，并通过射频开关实现快速频率切换，这样就可以选用适当环路滤波器带宽，保证好的相位噪声特性；同时具有高稳定性和低功耗。
为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面结合附图和实施例进一步说明。
图1是一般射频本振源结构框图。
图2表示本发明的射频锁相本振源结构框图。
图3为应用本发明的TDD工作方式的移动通信系统控制两个PLL切换的时序图。
图1在对现有技术发描述中已做了说明，不再详述。
下面结合图2，对本发明的锁相本振源进行详细说明。
图2中参考标号对应所表示器件如下201表示参考信号源；202表示第一频率综合器；202′表示第二频率综合器；203表示第一环路滤波器；203′表示第二环路滤波器；204表示第一压控振荡器；204′表示第二压控振荡器；205表示第一π型阻抗匹配网络I；205′表示第二π型阻抗匹配网络I；206表示第一射频单刀单掷开关；206′表示第二射频单刀单掷开关；207表示第一π阻抗型匹配网络II；207′表示第二π阻抗型匹配网络II；208表示射频单刀双掷开关；其中两个锁相环PLL1和PLL2部分实现方式参见上述图1说明。用设置频率的程序通过控制信号线PLLCONTROL1、DATA1和PLLCONTROL2、DATA2将PLL1和PLL2输出频率分别设置为F1和F2。假定外设程序将射频开关控制信号PLLSELECT设置为1(高电平)时，与PLL1连接的第一射频单刀单掷开关206接通，射频单刀双掷开关208同时选通PLL1输出信号，最后本振源部分输出信号频率FOUT＝F1，此时与PLL2连接的第二射频单刀单掷开关206′关断，其关断的实现方式可以通过选择与第一射频单刀单掷开关206相反控制特性的射频单刀单掷开关来实现，也可以通过在控制信号PLLSELECT和第二射频单刀单掷开关206′之间加一个反相器来实现在第一射频单刀单掷开关206开通的同时，第二射频单刀单掷开关206′是关断的，此时两个射频单刀单掷开关的控制特性是相同的；反之，当PLLSELECT为0时，与PLL2连接的第二射频单刀单掷开关206′接通，射频单刀双掷开关208同时选通PLL2输出信号，最后本振源部分输出信号频率FOUT＝F2，此时与PLL1连接的第一射频单刀单掷开关206关断。
第一π型阻抗匹配网络I 205是用作第一压控振荡器204和第一射频单刀单掷开关206之间匹配，以减小因第一射频单刀单掷开关206工作时，引起输出信号反射而导致第一压控振荡器204输出信号产生频率抖动，因为射频开关都有一定的输入驻波，射频单刀单掷开关的数目可根据系统要求的隔离度来确定；第一π型匹配网络II207是用作和射频单刀双掷开关208之间匹配，以减小因射频单刀双掷开关208工作而引起信号反射。同理第二π型阻抗匹配网络I 205′是用作第二压控振荡器204′和第二射频单刀单掷开关206′之间匹配，以减小因第二射频单刀单掷开关206′工作时，引起输出信号反射而导致第二压控振荡器204′输出信号产生频率抖动，为提高系统要求的隔离度，可以增加射频单刀单掷开关的数目；第二π型匹配网络II207′是用作和射频单刀双掷开关208之间匹配。本发明采用的π型阻抗匹配网络能够减小由于射频开关工作而引起频率抖动，而且结构简单、降低系统功耗。
图3为应用本发明的TDD工作方式的移动通信系统控制两个PLL切换的时序图。
当本振源在某一时隙T1输出信号频率F1，相邻下一时隙T2输出频率为F2，T1和T2时隙间保护时间很短(小于30μs)。可按下述步骤操作本发明锁相本振源由外设程序控制PLL1在T1时隙之前锁定信号频率F1(频率波动范围小于1kHz)，当PLLSELECT信号在T1时隙为1(高电平)，通过射频开关切换，输出频率为F1的信号，在T2时隙之前，控制PLL2锁定信号频率F2(频率波动范围小于1kHz)，当PLLSELECT信号在T2时隙为0(低电平)，通过射频开关切换，输出频率为F2的信号，下一个时隙T3重复时隙T1操作，再下一个时隙T4重复时隙T2操作，这样本振源便实现频率快速切换，两个频率切换占用时间小于5μs，同时切换频率间隔较宽，相对带宽可达3％～5％。本发明的锁相本振源设计结构简单、频率切换时间快、低相位噪声而且低功耗，不仅能够适用于微蜂窝移动通信系统，而且也适合频率需快速切换的无线局域网。
权利要求
1.一种射频锁相本振源，包括一参考信号源(201)，分别与第一频率综合器(202)、第二频率综合器(202′)直接相连；所述的第一频率综合器(202)顺次与第一环路滤波器(203)、第一压控振荡器(204)、第一π型阻抗匹配网络I(205)、第一射频单刀单掷开关(206)、第一π阻抗型匹配网络II(207)、射频单刀双掷开关(208)相连；所述的第二频率综合器(202′)顺次与第二环路滤波器(203′)、第二压控振荡器(204′)、第二π型阻抗匹配网络I(205′)、第二射频单刀单掷开关(206′)、第二π阻抗型匹配网络II(207′)、射频单刀双掷开关(208)相连；控制信号PLLSELECT同时控制第一射频单刀单掷开关(206)、第二射频单刀单掷开关(206′)、射频单刀双掷开关(208)，第一射频单刀单掷开关(206)和第二射频单刀单掷开关(206′)的控制特性相反。
2.根据权利要求1所述的一种射频锁相本振源，其特征在于所述的第一射频单刀单掷开关(206)和第二射频单刀单掷开关(206′)可以分别用两个射频单刀单掷开关来代替，以提高系统的隔离度。
全文摘要
一种射频锁相本振源,包括一参考信号源,分别与第一频率综合器、第二频率综合器直接相连;第一频率综合器顺次与第一环路滤波器、第一压控振荡器、第一π型阻抗匹配网络Ⅰ、第一射频单刀单掷开关、第一π阻抗型匹配网络Ⅱ、射频单刀双掷开关相连;第二频率综合器顺次与第二环路滤波器、第二压控振荡器、第二π型阻抗匹配网络Ⅰ、第二射频单刀单掷开关、第二π阻抗型匹配网络Ⅱ、射频单刀双掷开关相连;控制信号同时控制所述的两个射频单刀单掷开关和射频单刀双掷开关,所述的两个射频单刀单掷开关的控制特性相反;本发明能够快速频率切换锁相本振源,稳定度强、低功耗。
文档编号H04B1/40GK1332584SQ0012561
公开日2002年1月23日 申请日期2000年9月28日 优先权日2000年9月28日
发明者吴双桂, 邓杰, 蓝善福 申请人:深圳市中兴通讯股份有限公司