专利名称：频率产生装置及方法
技术领域：
本发明涉及通信技术领域，特别是涉及频率产生装置及方法。
背景技术：
在无线通信系统中，频率综合器用于产生精确度非常高的本振频率。图1所示为 传统锁相式频率综合器的结构示意图。传统锁相式频率综合器由鉴频鉴相器、电荷泵、环路 滤波器、压控振荡器(VC0)和分频器组成锁相环路。其中，VC0的输出频率经过分频器得到 分频频率，鉴频鉴相器比较参考频率和分频频率之间的频率和相位差别，然后输出一定宽 度的脉冲信号；电荷泵把该脉冲信号转换为电流，最后通过环路滤波器进行低通滤波，产生 平滑的电压信号；该电压信号控制VC0使其输出相应的频率信号，该频率信号同时也是整 个锁相环最终的输出频率。当整个负反馈环路处于锁定状态时，VC0的输出频率等于参考 频率和分频器分频值的乘积，通过调整分频器的分频值，可以调整VC0的输出频率，从而获 得一系列频率。传统的VC0的设计通常采用LC电路的形式，VC0的频率通常由一个可变电容控 制。该可变电容随着施加的电压的大小而变化。VC0调节范围与可变电容的容值调节范围 直接相关。在控制电压的变化范围一定的情况下，增大可变电容的尺寸虽然可以提高Cmax 与Cmin的比值，从而实现较宽频率覆盖范围。但这样会导致VC0的增益(KVC0)过高，使系 统的相位噪声恶化。随着电源电压的降低，这个问题会更加严重。数字调谐技术是针对上述问题而提出，其采用开关电容阵列以实现分立的频率变 化，在芯片上电或启动粗调时，断开环路滤波器与压控振荡器的连接，而将压控振荡器与参 考电平连接，开关电容阵列受数字控制字控制，可获得比较接近目标的频率，实现频率的粗 调谐。而频率的精细变化则由可变电容来实现。将数字调谐技术(频率粗调)和模拟调谐 技术(频率细调)相结合，这样采用较小尺寸的可变电容就可以覆盖多个子频段，KVC0也 能够控制在合理的范围之内，并且可以实现很宽的频率调谐范围。然而，在无线通信系统的实际应用过程中，每一次芯片上电或发送接收频率的改 变，都要经历一次频率合成的跟踪锁定过程，在这个过程中，无法进行有效的数据传输。上 述的数字调谐技术和模拟调谐技术只是针对单个频率的粗调、细调实现，即其每次频率的 改变都需要经过完整的调节过程，对一系列的频率切换来说，频率的锁定需要消耗大量的 时间，对数据的整体传输效率也造成了影响。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明实施例提供了频率产生装置及方法，以实现对频率 的快速锁定，技术方案如下本发明实施例提供一种频率产生装置，包括频率初始化模块、频率计数比较器、频 率修正模块、存储模块、压控振荡器和分频器；所述频率初始化模块，用于产生各通信频段的粗调扫描序列、生成各扫描频率的分频值N，并将各扫描频率的频率控制参数的初始估计值存入所述存储模块；所述存储模块，用于将所存储的频率控制参数提供给所述压控振荡器；所述压控振荡器，用于输出与频率控制参数相应的频率；所述分频器，用于对所述压控振荡器输出的频率进行分频，并将分频频率反馈至 所述频率计数比较器；所述频率计数比较器，用于对参考频率和所述分频器输出的分频频率进行比较， 如果频率误差满足需求，则将当前输入压控振荡器的频率控制参数值存入所述存储模块； 否则，将误差信息发送至所述频率修正模块；所述频率修正模块，用于根据所述频率计数比较器发送的误差信息，对当前输入 压控振荡器的频率控制参数进行修正。优选地，所述频率初始化模块，产生的粗调扫描序列的频率由高到低，依次扫描各 通信标准的各个频段。优选地，所述存储模块存储的频率控制参数包括所述通信频段最高频点对应的控制字值，和所述通信频段最高频点与最低频点的 控制字值的差值；或所述通信频段最低频点对应的控制字值，和所述通信频段最高频点与最低频点的 控制字值的差值。优选地，所述频率控制参数的初始估计值由设计后仿真确定。优选地，所述频率比较器采用由大到小的频率误差匹配方式，搜索出最接近目标 频率的频率控制参数。本发明实施例提供一种频率综合器，包括粗调环路和细调环路；所述粗调环路包括频率初始化模块、频率计数比较器、频率修正模块、存储模块、 压控振荡器和分频器；所述频率初始化模块，用于产生各通信频段的粗调扫描序列、生成各扫描频率的 分频值N，并将各扫描频率的频率控制参数的初始估计值存入所述存储模块；所述存储模块，用于将所存储的频率控制参数提供给所述压控振荡器；所述压控振荡器，用于输出与频率控制参数相应的频率；所述分频器，用于对所述压控振荡器输出的频率进行分频，并将分频频率反馈至 所述频率计数比较器；所述频率计数比较器，用于对参考频率和所述分频器输出的分频频率进行比较， 如果频率误差满足需求，则将当前输入压控振荡器的频率控制参数值存入所述存储模块； 否则，将误差信息发送至所述频率修正模块；所述频率修正模块，用于根据所述频率计数比较器发送的误差信息，对当前输入 压控振荡器的频率控制参数进行修正；所述细调环路用于对所述粗调环路确定的输出频率做进一步调节，所述细调环路 包括鉴频鉴相器、电荷泵、环路滤波器、压控振荡器和分频器；其中，输入细调回路压控振 荡器的频率控制参数初始值从所述粗调环路的存储模块获得。本发明实施例提供一种频率产生方法，该方法包括
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确定至少一个通信频段后，应用如权利要求1所述的频率调节装置，获得各个通 信频段最高频点和最低频点的频率控制参数，将所获得的控制参数保存于所述存储模块。优选地，所述将所获得的控制参数保存于所述存储模块，包括将所述通信频段最高频点对应的控制字值，和所述通信频段最高频点与最低频点 的控制字值的差值保存于所述存储模块；或将所述通信频段最低频点对应的控制字值，和所述通信频段最高频点与最低频点 的控制字值的差值保存于所述存储模块。优选地，所述频率控制参数的初始估计值由设计后仿真确定。优选地，该方法还包括根据所述存储模块中存储的频率控制参数，得到期望频率的频率控制参数初始 值；将所述期望频率的频率控制参数初始值输入锁相环电路的压控振荡器，利用所述 锁相环电路得到所述期望频率的最终输出频率。本发明技术方案，采用数字调谐技术对一系列频率进行粗调，并且将与特定频率 相对应的频率控制参数存储起来，当需要产生某一精确频率时，只需取出已保存的对应的 频率控制参数，进一步做频率细调，从而快速锁定所需要的频率。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可 以根据这些附图获得其他的附图。图1为现有技术的锁相式频率综合器的结构示意图；图2为本发明提供的一种频率产生装置的结构示意图；图3为本发明提供的一种频率综合器的结构示意图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本 发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实 施例，都属于本发明保护的范围。首先对本发明所提供的一种频率产生装置进行说明，参见图1所示，其包括频率 初始化模块201、频率计数比较器202、频率修正模块203、存储模块204、压控振荡器205和 分频器206 ；所述频率初始化模块201，用于产生各通信频段的粗调扫描序列、生成各扫描频率 的分频值N，并将各扫描频率的频率控制参数的初始估计值存入所述存储模块204 ；所述存储模块204，用于将所存储的频率控制参数提供给所述压控振荡器205 ；所述压控振荡器205，用于输出与频率控制参数相应的频率；
所述分频器206，用于对所述压控振荡器输出的频率进行分频，并将分频频率反馈 至所述频率计数比较器202; 所述频率计数比较器202，用于对参考频率和所述分频频率进行比较，如果频率误 差满足需求，则将当前输入压控振荡器205的频率控制参数值存入所述存储模块204 ；否 则，将误差信息发送至所述频率修正模块203 ；所述频率修正模块203，用于根据所述频率计数比较器发送的误差信息，对当前输 入压控振荡器205的频率控制参数进行修正。以上技术方案，采用数字调谐技术对一系列频率进行粗调，并且将与特定频率相 对应的频率控制参数存储起来，当需要产生某一精确频率时，只需取出已保存的对应的频 率控制参数，进一步做频率细调，从而快速锁定所需要的频率。下面将对本发明的技术方案做进一步的详细说明在本发明中，某频率对应的频率控制参数初始估计值为设计后仿真时获得的vco_ step (控制字)值。频率初始化模块201将该VC0_step初始估计值在粗调本频段时置入 存储模块204，由存储模块204提供给压控振荡器205，频率计数比较器202按照误差要求 比较参考频率和分频频率的误差，给出VC0频率是快、慢还是锁定的信息，提供给频率修正 模块203，频率修正模块203根据频率计数比较器202提供的信息，对VC0_step进行调整， 直到频率计数比较器202所得出的频率误差满足需求，则将当前的vC0_Step存入存储模块 204，替换掉初始值。在实际应用中，可以根据通信需求，对一系列频段进行粗调扫描，并将各频段对应 的VC0_Step存入存储模块204。可以按照频率由高到低的顺序，扫描各个通信标准的各个 频段，例如，按照以下几种顺序进行扫描l)TD2010-2025- > TD1880-1920- > GSM TX- > GSM RX- > GSMEDGE ；2) PCS TX- > PCS RX_ > PCS EDGE ；3) DCSTX- > DCS RX_ > DCS EDGE ；锁定的vco_st印值存入存储模块204中相应频段的vc0_st印存储寄存器。在本 发明的优选实施方式中，对于某一频段，可以只扫描该频段的最高频点和最低频点，并且， 可以只存储最高频点对应的vc0_Step值，而对于最低频点，可以存储其与最高频点对应的 VC0_st印值的delta值(差值)。这样做的好处是可以减少寄存器的数量，从而减小芯片 的面积。举例说明，以每个频段需要存储8个VC0_st印值、每个vc0_st印值占用8个寄存 器估计如果对每个vC0_Step值都进行存储，需要8*8 = 64个寄存器。而应用本发明优选 实施例的方案，存储最高频点对应的vc0_Step值需要占用8个寄存器，存储delta值需要 占用4个寄存器，总共仅需12寄存器。在存储模块204中，还可以进一步包括频道与VC0_st印映射电路，其将频段的频 道分成delta+1个子频段，每一子频段分别对应一个vc0_st印。例如TD1880-1920频段， 1920M频率对应vco_st印为81，1880M对应的vco_st印为88，delta = 7，按每200K—个 频道计算，共有200个频道，频道0-24对应vco_st印为88，频道175-199对应vco_st印为 81。当然，可以理解的是，对于某一频段，也可以只存储最第低频点对应的VC0_st印值与最高最低两个频点的delta值。下面以TD-SCDMA制式的TD1880-1920频段为例，说明本发明的频率粗调过程。假 设仿真获得1920M频率对应vco_st印为81，1880M对应的vco_st印为88，这些仿真数值就 是粗调的初始值即 TD1880_vco_st印=88，TD1880_delta = 7。开始粗调该频段时，初始化vco_st印为1920M频率对应的仿真值81，vco_delta 初始值为7，频率计数比较器202开始比较参考频率与分频频率的误差。假设频率计数比较器202设置的初始频率误差要求为16M，若比较结果vco频率快 了，则将VC0_St印-1、再次比较；若比较结果VCO频率慢了，则将VC0_step+l、再次比较。若 已经锁定，则将频率误差要求按一定的步进降低，假设步进为4M，则将频率误差要求降低为 12M，重复上述过程，直到在某一频率误差要求下无法锁定，或者频率误差已经降低为零，则 认为当前的vc0_Step为最佳值。例如，在实际应用中，芯片可能受工艺与温度的影响，粗调 获得1920M对应的vco_st印为83。则此时将TD1920vco_st印=83记录于存储模块204。1920M扫描结束后，将直接扫描1880M的vco_st印值，假设粗调获得1880M对应的 vco_st印为 90。delta = 90-83 = 7，则将 TD1880_vco_delta = 7 记录于存储模块 204。应用上述方法，根据实际通信需求，可以分别对多个通信标准的各频段进行粗调 扫描，并将各频段对应的vc0_Step存入存储模块204。当需要进一步产生精确频率时，只需 取出对应的已保存的vC0_Step值，进一步做频率细调，从而快速锁定所需要的频率。参见图3所示，本发明还提供一种频率综合器，其包括粗调环路和细调环路两部 分；其中，粗调环路部分即对应上述的频率产生装置，而细调环路为传统锁相环路，参见图 3所示，包括鉴频鉴相器301、电荷泵302、环路滤波器303、压控振荡器205和分频器206 ；在本发明中，粗调环路与细调环路可以共用相同的压控振荡器205和分频器206。 其中，输入细调回路压控振荡器的频率控制参数初始值从粗调环路的存储模块204获得。应用上述频率综合器，启动粗调过程后，粗调电路发出coarsejn信号，将压控振 荡器205与参考电平连接。通过粗调过程，可以获得一个或多个频段的频率控制参数存储 于存储模块204。当需要对频率细调时，将压控振荡器205切换至细调回路，同时压控振荡 器205从存储模块204获得相关的频率控制参数初始值，并根据该初始值做进一步的频率 细调。例如，需要将工作频道切换为TD1880-1990频段的第十频道。由于10处于第8 个子频段，存储模块204中频道与VC0_st印映射电路得到其对应的vc0_st印=90。将该 值作为细调初始值输入压控振荡器205，细调回路在该值的基础上，进一步采用模拟调谐方 式，很快即可对频率进行锁定。以上所述仅是本发明的具体实施方式
，应当指出，对于本技术领域的普通技术人 员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应 视为本发明的保护范围。
权利要求
一种频率产生装置，其特征在于，包括频率初始化模块、频率计数比较器、频率修正模块、存储模块、压控振荡器和分频器；所述频率初始化模块，用于产生各通信频段的粗调扫描序列、生成各扫描频率的分频值N，并将各扫描频率的频率控制参数的初始估计值存入所述存储模块；所述存储模块，用于将所存储的频率控制参数提供给所述压控振荡器；所述压控振荡器，用于输出与频率控制参数相应的频率；所述分频器，用于对所述压控振荡器输出的频率进行分频，并将分频频率反馈至所述频率计数比较器；所述频率计数比较器，用于对参考频率和所述分频器输出的分频频率进行比较，如果频率误差满足需求，则将当前输入压控振荡器的频率控制参数值存入所述存储模块；否则，将误差信息发送至所述频率修正模块；所述频率修正模块，用于根据所述频率计数比较器发送的误差信息，对当前输入压控振荡器的频率控制参数进行修正。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述频率初始化模块，产生的粗调扫描序 列的频率由高到低，依次扫描各通信标准的各个频段。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述存储模块存储的频率控制参数包括 所述通信频段最高频点对应的控制字值，和所述通信频段最高频点与最低频点的控制字值的差值； 或所述通信频段最低频点对应的控制字值，和所述通信频段最高频点与最低频点的控制 字值的差值。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述频率控制参数的初始估计值由设计 后仿真确定。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述频率比较器采用由大到小的频率误 差匹配方式，搜索出最接近目标频率的频率控制参数。
6.一种频率综合器，其特征在于，包括粗调环路和细调环路；所述粗调环路包括频率初始化模块、频率计数比较器、频率修正模块、存储模块、压控 振荡器和分频器；所述频率初始化模块，用于产生各通信频段的粗调扫描序列、生成各扫描频率的分频 值N，并将各扫描频率的频率控制参数的初始估计值存入所述存储模块； 所述存储模块，用于将所存储的频率控制参数提供给所述压控振荡器； 所述压控振荡器，用于输出与频率控制参数相应的频率；所述分频器，用于对所述压控振荡器输出的频率进行分频，并将分频频率反馈至所述 频率计数比较器；所述频率计数比较器，用于对参考频率和所述分频器输出的分频频率进行比较，如果 频率误差满足需求，则将当前输入压控振荡器的频率控制参数值存入所述存储模块；否则， 将误差信息发送至所述频率修正模块；所述频率修正模块，用于根据所述频率计数比较器发送的误差信息，对当前输入压控 振荡器的频率控制参数进行修正；所述细调环路用于对所述粗调环路确定的输出频率做进一步调节，所述细调环路包 括鉴频鉴相器、电荷泵、环路滤波器、压控振荡器和分频器；其中，输入细调回路压控振荡 器的频率控制参数初始值从所述粗调环路的存储模块获得。
7.—种频率产生方法，其特征在于，该方法包括确定至少一个通信频段后，应用如权利要求1所述的频率调节装置，获得各个通信频 段最高频点和最低频点的频率控制参数，将所获得的控制参数保存于所述存储模块。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述将所获得的控制参数保存于所述存 储模块，包括将所述通信频段最高频点对应的控制字值，和所述通信频段最高频点与最低频点的控 制字值的差值保存于所述存储模块；或将所述通信频段最低频点对应的控制字值，和所述通信频段最高频点与最低频点的控 制字值的差值保存于所述存储模块。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述频率控制参数的初始估计值由设计 后仿真确定。
10.根据权利要求7至9任一项所述的方法，其特征在于，还包括根据所述存储模块中存储的频率控制参数，得到期望频率的频率控制参数初始值；将所述期望频率的频率控制参数初始值输入锁相环电路的压控振荡器，利用所述锁相 环电路得到所述期望频率的最终输出频率。
全文摘要
本发明公开了一种频率产生装置及方法。该频率产生装置包括频率初始化模块、频率计数比较器、频率修正模块、存储模块、压控振荡器和分频器；本发明技术方案，采用数字调谐技术对一系列频率进行粗调，并且将与特定频率相对应的频率控制参数存储起来，当需要产生某一精确频率时，只需取出已保存的对应的频率控制参数，进一步做频率细调，从而快速锁定所需要的频率。
文档编号H03K3/023GK101854157SQ201010187419
公开日2010年10月6日 申请日期2010年5月28日 优先权日2010年5月28日
发明者叶晖, 李志俊, 梁晓峰, 郑卫国 申请人:广州市广晟微电子有限公司