具有非溫度補償?shù)木w基準的無線芯片集的制作方法
【專利摘要】一種設備包含熱傳導封裝內的溫度測量裝置。所述封裝內的晶體熱耦合到所述溫度測量裝置且經受與所述溫度測量裝置相同的溫度。所述封裝外部的控制器經配置以接收來自所述晶體的信號和來自所述溫度測量裝置的溫度測量結果。所述控制器經配置以基于所述溫度測量結果估計所述晶體的頻率誤差且將頻率誤差估計提供到外部系統(tǒng)。
【專利說明】具有非溫度補償?shù)木w基準的無線芯片集
[0001]相關申請案的交叉引用
[0002]本申請案主張以威爾科克斯(WILCOX)等人的名義在2010年2月14日申請的第61 / 442,513號美國臨時專利申請案的權利。
【技術領域】
[0003]本發(fā)明大體上涉及電子裝置，更具體地說涉及用于無線通信的無線裝置。
【背景技術】
[0004]在無線通信系統(tǒng)中，無線裝置(例如，蜂窩式電話)可將數(shù)據(jù)發(fā)射到基站并從基站接收數(shù)據(jù)以用于雙向通信。對于數(shù)據(jù)發(fā)射，無線裝置將傳出數(shù)據(jù)調制到射頻(RF)載波信號上且產生更適合于經由無線信道進行發(fā)射的RF調制信號。無線裝置接著經由反向鏈路(或上行鏈路)將RF調制信號發(fā)射到基站。對于數(shù)據(jù)接收，無線裝置接收由基站經由前向鏈路(或下行鏈路)發(fā)射的RF調制信號。無線裝置接著調節(jié)并數(shù)字化所接收信號以獲得樣本且進一步處理所述樣本以恢復由基站發(fā)送的傳入數(shù)據(jù)。
[0005]無線裝置利用用于上變頻和下變頻的各種本地振蕩器(LO)信號以及用于數(shù)字信號處理的各種時鐘信號。LO信號和時鐘信號可能需要處于精確頻率以便實現(xiàn)優(yōu)良性能。為了獲得所需頻率精度，溫度補償晶體振蕩器(TCXO)或壓控TCXO(VCTCXO)經常用以產生具有在指定溫度范圍內被補償?shù)念l率的參考信號。補償是基于少量離散溫度值，且因此當那些確切溫度不出現(xiàn)時，補償并不非常準確。此參考信號接著用以產生LO信號和時鐘信號，LO信號和時鐘信號將因此具有參考信號的頻率精度。然而，使用TCXO或VCTCXO或加熱元件會增加設計復雜性以及無線裝置的成本。此外，這些解決方案缺乏在寬溫度范圍內實現(xiàn)準確度所需要的分辨率。另外，不向整體系統(tǒng)提供頻率誤差，而是向系統(tǒng)提供補償信號。因此，系統(tǒng)不能基于頻率誤差來起作用。

【發(fā)明內容】

[0006]根據(jù)本發(fā)明的一些方面，一種設備包含封裝內的溫度測量裝置。所述封裝的一個或一個以上部分為熱傳導的。所述溫度測量裝置測量所述封裝的溫度。所述設備還包含所述封裝內的晶體。所述晶體熱耦合到所述溫度測量裝置且經受大體上相同的溫度。所述設備還包含所述封裝外部的控制器。所述控制器經配置以接收來自所述晶體的信號和來自所述溫度測量裝置的溫度測量結果。所述控制器還經配置以基于所述溫度測量結果估計所述晶體的頻率誤差且將頻率誤差估計提供到外部系統(tǒng)。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一些方面，一種方法包含在封裝外部的控制器處接收來自容納在所述封裝內的晶體的信號。所述控制器還接收來自容納在所述封裝內的溫度測量裝置的溫度測量結果。所述晶體熱耦合到所述溫度測量裝置。所述方法還包含基于所述溫度測量結果估計所述晶體的頻率誤差。所述方法進一步包含將所述頻率誤差估計提供到外部系統(tǒng)。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一些方面，一種設備包含用于測量封裝內的溫度的裝置。所述封裝的一個或一個以上部分為熱傳導的。所述溫度測量裝置測量所述封裝的溫度。所述設備還包含所述封裝內的晶體。所述晶體熱耦合到所述溫度測量裝置且經受大體上相同的溫度。所述設備還包含用于控制所述設備的操作的裝置。所述控制裝置在所述封裝外部。所述控制裝置包含用于接收來自所述晶體的信號和來自所述溫度測量裝置的溫度測量結果的裝置。所述控制裝置還包含用于基于所述溫度測量結果估計所述晶體的頻率誤差的裝置和用于將頻率誤差估計提供到外部系統(tǒng)的裝置。
[0009]在另一方面中，一種用于操作非溫度補償?shù)木w基準的計算機程序產品包含上面記錄有非暫時程序代碼的計算機可讀媒體。所述程序代碼包含用以在封裝外部的控制器處接收來自容納在所述封裝內的晶體的信號和來自容納在所述封裝內的溫度測量裝置的溫度測量結果的程序代碼。所述晶體熱耦合到所述溫度測量裝置。所述程序代碼還包含用以基于所述溫度測量結果估計所述晶體的頻率誤差的程序代碼。所述程序代碼進一步包含用以將所述頻率誤差估計提供到外部系統(tǒng)的程序代碼。
[0010]下文將描述本發(fā)明的額外特征和優(yōu)點。所屬領域的技術人員應了解，本發(fā)明可易于用作修改或設計用于實現(xiàn)與本發(fā)明相同的目的的其它結構的基礎。所屬領域的技術人員還應認識到，此類等效構造不會脫離如在所附權利要求書中所闡述的本發(fā)明的教示。當結合附圖進行考慮時，將從以下描述更好地理解據(jù)信為本發(fā)明的特性的新穎特征(關于其組織和操作方法兩者)連同另外的目標和優(yōu)點。然而，應明確地理解，僅出于說明和描述的目的而提供各圖中的每一者，且其不希望作為對本發(fā)明的限制的界定。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]為了更全面地理解本教示，現(xiàn)參考結合附圖進行的以下描述。
[0012]圖1說明根據(jù)本發(fā)明的方面的無線裝置的實例。
[0013]圖2展示說明AT切割晶體的頻率偏差對溫度的曲線圖。
[0014]圖3說明晶體振蕩器的不意圖。
[0015]圖4說明溫度測量裝置的方面的示意圖。
[0016]圖5說明根據(jù)本發(fā)明的方面的經配置以容納晶體裝置和溫度測量裝置的熱傳導封裝。
[0017]圖6說明根據(jù)本發(fā)明的方面的溫度補償系統(tǒng)。
[0018]圖7說明根據(jù)本發(fā)明的方面的使用非補償晶體的信號處理方法。
[0019]圖8為展示可有利地使用本發(fā)明的方面的示范性無線通信系統(tǒng)的框圖。
【具體實施方式】
[0020]下文結合附圖闡述的詳細描述希望作為對各種配置的描述，且并不希望表示可實踐本文中描述的概念的僅有配置。所述詳細描述出于提供對各種概念的透徹理解的目的而包含特定細節(jié)。然而，所屬領域的技術人員應明白，可在沒有這些特定細節(jié)的情況下實踐這些概念。在一些例子中，以框圖形式展示眾所周知的結構和組件以免混淆這些概念。
[0021]詞“示范性”在本文中用以表示“充當實例、例子或示例”。不必將本文中描述為“示范性”的任何方面或設計解釋為與其它方面或設計相比為優(yōu)選或有利的。
[0022]本文中描述的無線裝置可為用于通信、計算、聯(lián)網和其它應用的任何電子裝置。舉例來說，無線裝置可為蜂窩式電話、個人數(shù)字助理(PDA)、無線調制解調卡、接入點，或用于無線通信的某一其它裝置。無線裝置還可稱作移動臺、用戶設備、終端、訂戶單元、站或某一其它術語。
[0023]本文中描述的無線裝置可用于各種無線通信系統(tǒng)，例如碼分多址(CDMA)系統(tǒng)、時分多址(TDMA)系統(tǒng)、頻分多址(FDMA)系統(tǒng)、正交頻分多址(OFDMA)系統(tǒng)、正交頻分多路復用(OFDM)系統(tǒng)、單載波頻分多址(SC-FDMA)系統(tǒng)和發(fā)射經調制數(shù)據(jù)的其它系統(tǒng)。CDMA系統(tǒng)可實施一種或一種以上無線電接入技術，例如cdma2000、寬帶CDMA(W-CDMA)等等。cdma2000涵蓋IS-95、IS-2000和IS-856標準。TDMA系統(tǒng)可實施全球移動通信系統(tǒng)(GSM)。在來自名為“第三代合作伙伴計劃”(3GPP)的聯(lián)盟的文獻中描述了 GSM和W-CDMA。在來自名為“第三代合作伙伴計劃2”(3GPP2)的聯(lián)盟的文獻中描述了 cdma2000。3GPP和3GPP2文獻可為公眾獲得。OFDMA系統(tǒng)利用OFDM?；贠FDM的系統(tǒng)在頻域中發(fā)射調制符號，而SC-FDMA系統(tǒng)在時域中發(fā)射調制符號。為了清楚起見，下文描述中的大部分是針對CDMA系統(tǒng)中的無線裝置(例如，蜂窩式電話)，CDMA系統(tǒng)可實施cdma2000或W-CDMA。無線裝置還能夠接收并處理來自GPS衛(wèi)星的GPS信號。
[0024]另外，OFDMA系統(tǒng)可實施例如演進UTRA(E-UTRA)、超移動寬帶(UMB)、IEEE802.1l(W1-Fi)、IEEE802.16 (WiMAX)、IEEE802.20、Flash-OFDMA 等無線電技術。UTRA和E-UTRA是通用移動電信系統(tǒng)(UMTS)的部分。3GPP長期演進(LTE)和高級LTE(LTE-A)是使用E-UTRA的UMTS的新版本在來自名為“第三代合作伙伴計劃”(3GPP)的組織的文獻中描述了 UTRA、E-UTRA、UMTS、LTE、LTE-A和GSM。在來自名為“第三代合作伙伴計劃2” (3GPP2)的組織的文獻中描述了 CDMA2000和UMB。本文中描述的技術可用于上文提及的無線網絡和無線電技術以及其它無線網絡和無線電技術。
[0025]圖1展示用于CDMA系統(tǒng)的無線裝置100的方面的框圖。在接收路徑上，天線110從一個或一個以上基站接收一個或一個以上RF調制信號且將所接收RF信號提供到雙工器112。雙工器112針對所要前向鏈路頻帶對所接收RF信號濾波且將輸入RF信號提供到收發(fā)器120內的接收器122。所要頻帶可為從824到894MHz的蜂窩頻帶、從1850到1990MHz的PCS頻帶、從1710到1880MHz的DCS頻帶、從1920到2170MHz的IMT-2000頻帶，或某一其它頻帶。
[0026]接收器122對輸入RF信號進行放大并濾波。接收器122還可實施直接基帶架構或超外差式架構。在超外差式架構中，輸入RF信號在多級中被下變頻，例如在一級中從RF到中間頻率(IF)，且接著在另一級中從IF到基帶。在直接基帶架構中，輸入RF信號在一級中直接從RF下變頻到基帶。以下描述假設接收器122實施直接基帶架構。在此狀況下，接收器122使用接收本地振蕩器(Rx_L0)信號將輸入RF信號下變頻到基帶。Rx_L0信號的頻率經選定使得所要CDMA信道中的信號被下變頻到基帶。接收器122提供含有以DC為中心或在DC附近的所要信號的模擬基帶信號。
[0027]模/數(shù)轉換器(ADC) 124基于取樣時鐘而數(shù)字化模擬基帶信號且將ADC樣本提供到數(shù)字區(qū)段150內的數(shù)字濾波器152。ADC124可為如圖1中所示的A- E ADC(A - E ADC)、快閃ADC或一些其它類型的ADC。A- E ADC可用很少位的分辨率但按比信號的帶寬高許多倍的取樣速率來數(shù)字化輸入信號。作為特定實例，A- E ADC124可用四位分辨率按大約32倍碼片速率(或碼片倍數(shù)32)來數(shù)字化模擬基帶信號。碼片速率對于cdma2000為1.2288百萬碼片/秒(Mcp)且對于W-CDMA為3.84Mcp?？呻S后處理這些ADC樣本以獲得在碼片速率(或碼片倍數(shù)I)下具有18位分辨率的輸出樣本。
[0028]數(shù)字濾波器152基于取樣時鐘對ADC樣本濾波且提供經濾波樣本。數(shù)字濾波器152可為有限脈沖響應(FIR)濾波器、無限脈沖響應(IIR)濾波器或某一其它類型的濾波器。數(shù)字濾波器152還可執(zhí)行DC偏移移除和/或其它功能。重新計時電路154接收經濾波樣本且基于數(shù)字時鐘對經濾波樣本重新計時或重新取樣并提供數(shù)據(jù)樣本。
[0029]接收(RX)數(shù)字旋轉器156對數(shù)據(jù)樣本進行頻率轉化以校正下變頻過程中的頻率誤差且提供經頻率轉化的樣本。后處理器158可對經頻率轉化的樣本執(zhí)行自動增益控制(AGC)、數(shù)字濾波、取樣率轉換和/或其它處理且提供輸出樣本。耙式接收器160對一個或一個以上信號路徑(或多路徑)的輸出樣本執(zhí)行解調制且提供符號估計。解碼器(圖1中未圖示)可對符號估計去交錯和解碼且提供經解碼數(shù)據(jù)。
[0030]在發(fā)射路徑上，一個或一個以上處理單元(圖1中未圖示)處理待發(fā)射的數(shù)據(jù)且提供數(shù)據(jù)碼片。發(fā)射(TX)數(shù)字旋轉器176對數(shù)據(jù)碼片進行頻率轉化以補償上變頻過程中的頻率誤差且提供輸出碼片。數(shù)/模轉換器(DAC) 178將輸出碼片轉換為模擬的且將模擬輸出信號提供到收發(fā)器120內的發(fā)射器142。發(fā)射器142對模擬輸出信號進行放大并濾波。發(fā)射器142還使用發(fā)射L0(Tx_L0)信號將模擬輸出信號上變頻到RF且提供輸出RF信號。Tx_L0信號的頻率經選定使得模擬輸出信號被上變頻到所要CDMA信道。雙工器112針對反向鏈路頻帶對輸出RF信號濾波且提供經濾波輸出RF信號以用于經由天線110發(fā)射。
[0031]盡管為了簡單起見圖1中未圖示，但收發(fā)器120和數(shù)字區(qū)段150內的許多信號為具有同相(I)和正交(Q)分量的復合信號。每一處理單元可取決于正被執(zhí)行的處理的類型而單獨地或共同地處理I和Q分量。
[0032]晶體振蕩器(XO) 130產生具有預定頻率f.sub.ref和優(yōu)良相位噪聲特性的參考信號。作為特定實例，晶體振蕩器130可產生19.2MHz的參考信號。晶體振蕩器130不被溫度補償。因此，參考頻率f.sub.ref隨溫度而漂移且具有與溫度有關的頻率誤差。LO產生器132接收參考信號且分別針對接收器122和發(fā)射器142產生Rx_L0和Tx_L0信號。LO產生器132可包含(I)針對接收路徑產生Rx_L0信號的一組壓控振蕩器(VCO)和鎖相環(huán)路(PLL)以及(2)針對發(fā)射路徑產生Tx_L0信號的另一組VCO和PLL。用于每一路徑的VCO產生具有可因控制電壓而變化的頻率的VCO信號。每一路徑的PLL產生控制電壓，使得所述路徑的VCO被鎖定到參考頻率。接著基于VCO信號產生Rx_L0或Tx_L0信號?；蛘?，LO產生器132可包含產生Rx_L0和Tx_L0信號的單組VCO和PLL以及混頻電路。在任何情況下，Rx_L0信號的頻率由被接收的CDMA信道確定，且Tx_L0信號的頻率由將發(fā)射的CDMA信道確定。
[0033]分頻器134接收Rx_L0信號且產生取樣時鐘。作為特定實例，Rx_L0信號可為蜂窩頻帶的兩倍，且分頻器134可將Rx_L0信號除以固定整數(shù)分頻比44或45以產生大約40MHz的取樣時鐘。由于Rx_L0信號的頻率取決于所接收的CDMA信道而變化，因此取樣時鐘頻率也隨所接收CDMA信道而變化。然而，取樣時鐘因為固定整數(shù)分頻比而具有優(yōu)良相位噪聲特性。
[0034]時鐘產生器170接收參考信號且產生數(shù)字時鐘。在一方面中，時鐘產生器170包含VCO / PLL和多模數(shù)分頻器。VCO / PLL產生具有為參考頻率的某一固定整數(shù)倍的頻率的振蕩器信號。多模數(shù)分頻器基于振蕩器信號產生數(shù)字時鐘。作為特定實例，VCO / PLL可產生頻率為來自晶體振蕩器130的19.2MHz的參考信號的20倍的384MHz的振蕩器信號。多模數(shù)分頻器可基于384MHz的信號產生碼片倍數(shù)32的時鐘。碼片倍數(shù)32的時鐘對于cdma2000為39.3216MHz且可通過將384MHz的信號除以非整數(shù)分頻比9.765625來產生。多模數(shù)分頻器還可針對數(shù)字區(qū)段150內的其它處理單元產生其它時鐘(例如，碼片倍數(shù)16的時鐘)。在另一方面中，
[0035]時鐘產生器170包含(I)按碼片倍數(shù)32的時鐘的整數(shù)倍運行的VCO和(2)具有多模數(shù)分頻器的PLL，所述分頻器將振蕩器信號除以非整數(shù)分頻比以獲得參考頻率下的反饋信號。在任何情況下，數(shù)字時鐘具有可通過改變非整數(shù)分頻比而調整的相對準確的頻率。然而，數(shù)字時鐘具有由非整數(shù)分頻比產生的非所要頻譜分量(或雜散信號)。
[0036]自動頻率控制(AFC)單元172從耙式接收器160接收樣本，基于這些樣本估計頻率誤差，且將頻率誤差估計提供到數(shù)字旋轉器156和176以及時鐘產生器170。時鐘產生器170基于頻率誤差估計調整其操作，使得數(shù)字時鐘跟蹤碼片時序。
[0037]控制器180控制無線裝置100內的各種單元的操作。存儲器182存儲用于無線裝置100的數(shù)據(jù)和程序代碼。
[0038]圖1展示無線裝置100的特定方面。一股來說，可借助各種處理單元用各種方式執(zhí)行對數(shù)據(jù)發(fā)射和接收的處理。收發(fā)器120和數(shù)字區(qū)段150可包含圖1中未圖示的不同和/或額外處理塊。此外，可用其它方式布置處理塊。舉例來說，數(shù)字濾波器152可位于重新計時電路154之后或數(shù)字旋轉器156之后。
[0039]盡管為了簡單起見圖1中未圖示，但無線裝置100可包含另一接收路徑以處理位置定位信號，例如全球定位系統(tǒng)(GPS)信號。GPS接收路徑可包含CDMA接收路徑中的全部或許多處理塊。然而，GPS接收路徑的處理塊可特定為GPS設計且可在GPS特定的頻率下操作。舉例來說，接 收LO信號將處于GPS頻率，ADC可按不同速率取樣，數(shù)字濾波器可具有不同帶寬，等等。
[0040]無線裝置100可使用不被溫度補償?shù)木w振蕩器或簡單地說非補償晶體振蕩器來提供優(yōu)良性能。無線裝置100具有以下特征:
[0041]?使用“干凈”取樣時鐘來通過ADC數(shù)字化基帶信號；
[0042]?使用對于數(shù)字處理具有足夠碼片時序準確性的數(shù)字時鐘；
[0043]?使用重新計時電路來協(xié)調取樣時鐘與數(shù)字時鐘；
[0044]?使用接收路徑上的數(shù)字旋轉器以校正下變頻過程中的頻率誤差；
[0045]?使用發(fā)射路徑上的數(shù)字旋轉器以補償上變頻過程中的頻率誤差；
[0046]?估計晶體振蕩器的頻率誤差，其與溫度相關，因為晶體振蕩器不被溫度補償；以及
[0047]?基于頻率誤差估計調整接收和發(fā)射路徑中的數(shù)字時鐘和數(shù)字旋轉器。
[0048]下文詳細描述這些各種特征。數(shù)字時鐘具有在用于通過A-E ADC124進行取樣的情況下可能會使性能降級的雜散信號。通過將振蕩器信號除以非整數(shù)分頻比來產生這些雜散信號，非整數(shù)分頻比可歸因于晶體振蕩器130的頻率漂移而隨溫度變化。通過使用對于A- E ADC124具有優(yōu)良相位噪聲特性的取樣時鐘來避免此潛在降級。通過將Rx_L0信號除以固定整數(shù)分頻比而產生此取樣時鐘，不管(I)被接收的CDMA信道和(2)晶體振蕩器130中的頻率偏移如何，固定整數(shù)分頻比都不會改變。此導致取樣時鐘與數(shù)字時鐘不同步。重新計時電路154執(zhí)行樣本的重新計時，使得(1)ADC124和數(shù)字濾波器152可基于取樣時鐘操作且(2)數(shù)字旋轉器156、后處理器158、耙式接收器160和后續(xù)處理單元可基于數(shù)字時鐘操作。
[0049]圖2展示示范性AT切割晶體的頻率偏差對溫度的曲線。不同類型的晶體切割可用，且獲得優(yōu)良頻率穩(wěn)定性的普遍切割為AT切割。晶體被切割使得其在室溫(例如，23攝氏度)下按所要標稱頻率(例如，19.2MHz)共振。晶體的共振頻率基于曲線而跨溫度變化，所述曲線取決于晶體切割的角度。圖2展示AT切割晶體的七個不同切割角度的曲線。每一曲線展示對于特定切割角度跨溫度與標稱頻率的偏差，以百萬分率(PPm)為單位。
[0050]晶體振蕩器130可經設計以使得其振蕩頻率落在指定范圍內。此指定范圍覆蓋了晶體的初始頻率誤差和隨溫度發(fā)生的頻率漂移。舉例來說，指定范圍可為+_20ppm以覆蓋+-1Oppm的晶體頻率誤差和+-1Oppm的溫度漂移。在此狀況下，來自晶體振蕩器130的參考f目號可與標稱頻率偏移多達+-20ppm。
[0051]對于圖1中所展示的方面，來自晶體振蕩器130的參考信號用以產生(I)用于下變頻的Rx_L0信號，(2)用于上變頻的Tx_L0信號，和(3)用以產生數(shù)字時鐘的振蕩器信號。Rx_L0、Tx_L0和振蕩器信號的頻率與參考頻率成某一固定比，從而相關。因此，參考頻率的X ppm的誤差導致Rx_L0、Tx_L0和振蕩器頻率的X ppm的誤差。Rx_L0、Tx_L0和振蕩器信號的頻率誤差可如下文所述股進行處置。
[0052]圖3展示晶體振蕩器130的一方面的示意圖。對于此方面，晶體振蕩器130包含(I)可用于粗略頻率調整的粗調控制電路和(2)可用于精細頻率調整的細調控制電路。
[0053]在晶體振蕩器130內，晶體310、電容器316和可變電容器(變容器)318并聯(lián)地耦合在放大器(Amp) 330的輸入與輸出之間。N溝道場效應晶體管(N-FET) 312a到312n使其源極耦合到放大器330的輸出，使其柵極耦合到控制單元340，且使其漏極分別耦合到電容器314a到314n中的每一者的一端。電容器314a到314n中的每一者的另一端耦合到放大器330的輸入。控制單元340接收粗略頻率控制信號且產生用于N-FET312a到312n的控制信號。電阻器320使一端耦合到放大器330的輸入且使另一端接收精細頻率控制信號。緩沖器(Buf) 332使其輸入耦合到放大器330的輸出且使其輸出提供參考信號。
[0054]放大器330提供信號放大以用于振蕩。晶體310、電容器314a到314n和316以及變容器318形成確定振蕩頻率的共振電路。N-FET312a到312n充當連接或斷開對應電容器314a到314n與共振電路的開關。緩沖器332為參考信號提供緩沖和信號驅動。
[0055]粗調控制電路包含N-FET312a到312n、電容器314a到314n和控制單元340。電容器314a到314n可具有在連接時可使振蕩頻率改變不同量的不同電容。電容器314a到314n可基于粗略頻率控制信號而選擇性地連接或斷開。舉例來說，3位粗調控制電路可用以針對控制的每一最低有效位(LSB)來調整振蕩頻率約5ppm。細調控制電路包含變容器318和電阻器320。變容器318具有可基于精細頻率控制信號的電壓而進行調整的電容。舉例來說，細調控制電路可提供+-1Oppm的調諧范圍。粗略和/或調諧控制電路可用以調整振蕩頻率以考慮已知變化和/或其它目的。粗略和/或調諧控制電路還可從晶體振蕩器130中省去。
[0056]圖4展示溫度測量裝置400的方面的示意圖。在本發(fā)明的一些方面中，溫度測量裝置400可為熱敏電阻，例如熱敏電阻芯片。如圖4中所示，這種常規(guī)熱敏電阻芯片400通常具有設置在熱敏電阻塊412的兩個端部處的終端電極410，熱敏電阻塊412具有(例如)過渡金屬(例如，Mn、Co和Ni)的氧化物作為其主要成分。終端電極410可包括通過涂覆呈(例如)膏狀物形式的Ag / Pd等且接著烘烤而形成的端電極410a。在本發(fā)明的一些方面中，終端電極還可包含通過使用(例如)Ni或Sn形成在其表面上的電鍍層410b。終端電極還可包含中間層，例如鎳-銅層。此熱敏電阻芯片的常溫電阻值通常由熱敏電阻元件412的電阻器值和終端電極410的位置確定。
[0057]溫度測量裝置的描述希望在廣義上進行解釋且不限于示范性熱敏電阻400。只要適當，可組合上述熱敏電阻的各方面的許多特征。
[0058]圖5說明經配置以容納晶體裝置或晶體(例如，離散石英晶體)和溫度測量裝置(例如，熱敏電阻)的封裝。封裝500包含用于容納晶體502和溫度測量裝置504的殼體524以及設置在殼體524的下表面上的輸出電極510。在本發(fā)明的一些方面中，整個封裝500或封裝500的至少一些部分為熱傳導的。殼體524包含經配置以容納晶體502的第一腔室或空腔516和經配置以容納溫度測量裝置504的第二腔室或空腔514。第二腔室514可包含底壁526。
[0059]晶體502可為用于產生用于計算機系統(tǒng)或芯片集的參考頻率的離散石英晶體。在本發(fā)明的一些方面中，晶體502可與熱傳導封裝500外部的電路結合使用以實施晶體振蕩器，例如圖3中說明的晶體振蕩器130。溫度測量裝置504可為圖4中說明的離散熱敏電阻400。在本發(fā)明的一些方面中，封裝500可為陶瓷封裝，其中陶瓷封裝可為雙C或H構型。封裝500可由具有允許晶體溫度的準確測量的低熱電阻的任何材料制成。在本發(fā)明的一些方面中，封裝構造包含基底層(未圖示)?；讓涌膳c電路卡組合件熱隔離，使得溫度測量裝置504和晶體502經由陶瓷或其它熱傳導材料熱耦合。在本發(fā)明的一些方面中，在陶瓷封裝中，晶體502可置于上部腔室(上部C)中且溫度測量裝置504可置于下部腔室(下部C)中。陶瓷材料經配置以在機械方面穩(wěn)固以機械地隔離晶體502以防其在電子板或印刷電路板上移動?？蛇x擇高熱傳導性陶瓷材料以增加/最大化溫度測量裝置504與晶體502之間的熱耦合?？蛇x擇溫度測量裝置504的位置以增加晶體502的溫度與溫度測量裝置504之間的相關性。
[0060]溫度測量裝置504和晶體502彼此熱耦合且熱耦合到殼體524，殼體524的材料具有低熱阻。晶體502可通過傳導襯底506耦合到內部電極508且以懸臂狀態(tài)支撐。內部電極508可通過布線在熱傳導封裝500上的導線512而連接到外部電極510。舉例來說，溫度測量裝置504可通過傳導襯底520連接到內部電極522。內部電極522可連接到熱傳導封裝500上的外部電極510?？山浥渲靡詺饷艿孛芊鉄醾鲗Х庋b500的蓋518可圍封通向晶體502的開口。
[0061]在本發(fā)明的一些方面中，第一腔室516可為上部腔室且第二腔室514可為下部腔室。晶體502和溫度測量裝置504可容納于上部腔室或下部腔室中。在一些方面中，第一腔室516和第二腔室514彼此鄰近。在一些方面中，晶體502和溫度測量裝置504可容納于同一腔室中。
[0062]圖6說明根據(jù)本發(fā)明的方面的溫度補償系統(tǒng)。出于解釋目的，將參考上述圖5來論述圖6。系統(tǒng)600包含與圖5的熱傳導封裝500類似的熱傳導封裝602和控制器604，例如控制器180或任何其它控制器或處理器。熱傳導封裝602可為表面安裝封裝，其適于安裝在電子板或印刷電路板606的表面上?？刂破?04也可經配置以用于安裝在電子板或印刷電路板606上。
[0063]熱傳導封裝602中的溫度測量裝置(例如，圖5的溫度測量裝置504)可經配置以測量其周圍的溫度且將指示其周圍的溫度的溫度測量信號發(fā)射到控制器604。因為溫度測量裝置504與晶體裝置502共同定位于同一熱傳導封裝602中，所以溫度測量裝置504的溫度讀數(shù)大體上與晶體502的溫度相同。
[0064]在上述無線電系統(tǒng)中，存在用于計算機系統(tǒng)或芯片集等的時鐘源。用于一些方面的時鐘源可為(例如)19.2MHz。其中時鐘源為晶體，例如晶體502。晶體502產生具有預定頻率(例如，19.2MHz)的參考信號。晶體502不被溫度補償。因此，參考頻率隨溫度而漂移且具有與溫度有關的頻率誤差。在一些方面中，晶體502耦合到位于外部芯片(例如，電力管理集成電路(PMIC))上的振蕩器。在一些方面中，振蕩器可產生(例如)19.2MHz下的參考彳目號，而不是晶體502。
[0065]在一些方面中，控制器604可經配置以執(zhí)行根據(jù)溫度測量裝置504產生且在控制器604處接收的溫度測量信號而補償由溫度產生的晶體頻率改變的軟件/固件。舉例來說，控制器604可經配置以從溫度測量裝置接收溫度測量結果且確定溫度差異，以基于所述溫度差異確定頻率誤差差異?？蓮亩鄠€溫度測量結果導出一個或一個以上頻率斜坡，且可將多個頻率斜坡累積以導出頻率誤差估計。在一些方面中，所累積頻率斜坡可用以獲得頻率改變且對頻率改變與初始頻率值求和以獲得頻率誤差估計。
[0066]在一些方面中，系統(tǒng)600可包含經配置以接收具有頻率誤差的數(shù)據(jù)樣本的旋轉器(例如，旋轉器156)。旋轉器156還可經配置以基于頻率誤差估計對數(shù)據(jù)樣本進行頻率轉化，且提供經頻率轉化的樣本。
[0067]在一些方面中，本文中描述的晶體502可替代計算機系統(tǒng)、芯片集等的溫度補償?shù)木w振蕩器。(例如)離散石英晶體502和(例如)溫度測量裝置504可結合電力管理集成電路(PMIC)和射頻接口芯片(RFIC)或基帶處理器使用?？衫脽醾鲗Х庋b外部的電路(例如，PMIC)以用于振蕩器功能性。射頻接口芯片或基帶處理器可經配置以執(zhí)行軟件/固件或溫度補償算法，其補償歸因于隨溫度改變的晶體頻率輸出的三次多項式行為而隨溫度改變的晶體頻率改變。在一些方面中，可根據(jù)第2007 / 0104298號美國專利申請公開案中描述的溫度補償方法來實施溫度補償算法，所述公開案的揭示內容的全文以引用的方式明確地并入本文中。
[0068]圖7說明根據(jù)本發(fā)明的方面的使用非補償晶體的信號處理方法。此方法可在圖6中說明的溫度補償系統(tǒng)600中實施。在方框702處，過程以在熱傳導封裝外部的控制器處接收來自晶體的信號和來自溫度測量裝置的溫度測量結果而開始。晶體和溫度測量裝置兩者都容納在熱傳導封裝內且熱耦合在一起。封裝的一個或一個以上部分為熱傳導的。過程接著繼續(xù)到方框704，在方框704處控制器基于所測量的溫度估計晶體的頻率誤差。在方框706處，控制器將頻率誤差估計提供到外部系統(tǒng)，例如電力管理1C、射頻IC和/或基帶處理器。
[0069]在一個配置中，設備包含用于測量封裝內的溫度的裝置。在本發(fā)明的一個方面中，溫度測量裝置可為經配置以執(zhí)行由溫度測量裝置所述的功能的溫度測量裝置400和/或溫度測量裝置504。在一個配置中，設備包含用于控制設備的操作的裝置的裝置。在本發(fā)明的一個方面中，控制裝置可為經配置以執(zhí)行由控制裝置所述的功能的控制器180和/或控制器裝置604。
[0070]圖8為展示可有利地使用本發(fā)明的方面的示范性無線通信系統(tǒng)800的框圖。出于說明的目的，圖8展示三個遠程單元820、830和850以及兩個基站840。應認識到，無線通信系統(tǒng)可具有更多遠程單元和基站。遠程單元820、830和850包含IC裝置825A、825C和825B，其包含所揭示的集成溫度測量裝置和晶體裝置。應認識到，其它裝置也可包含所揭示的集成溫度測量裝置和晶體裝置，例如基站、交換裝置和網絡設備。圖8展示從基站840到遠程單元820、830和850的前向鏈路信號880以及從遠程單元820、830和850到基站840的反向鏈路信號890。
[0071]在圖8中，遠程單元820展示為移動電話，遠程單元830展示為便攜式計算機，且遠程單元850展示為無線本地環(huán)路系統(tǒng)中的固定位置遠程單元。舉例來說，遠程單元可為移動電話、手持式個人通信系統(tǒng)(PCS)單元、例如個人數(shù)據(jù)助理等便攜式數(shù)據(jù)單元、具GPS能力的裝置、導航裝置、機頂盒、音樂播放器、視頻播放器、娛樂單元、例如儀表讀取設備等固定位置數(shù)據(jù)單元或存儲或檢索數(shù)據(jù)或計算機指令的任何其它裝置，或其任何組合。盡管圖8說明根據(jù)本發(fā)明的教示的遠程單元，但本發(fā)明不限于這些示范性的所說明單元。本發(fā)明的方面可適合地用于包含集成溫度測量裝置和晶體裝置的任何裝置中。
[0072]本文中描述的方法可由各種裝置取決于應用而實施。舉例來說，這些方法可用硬件、固件、軟件或其任一組合來實施。對于硬件實施方案，可在經設計以執(zhí)行本文中描述的功能的一個或一個以上專用集成電路(ASIC)、數(shù)字信號處理器(DSP)、數(shù)字信號處理裝置(DSH))、可編程邏輯裝置(PLD)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、處理器、控制器、微控制器、微處理器、電子裝置、其它電子單元，或其組合內實施處理單元。
[0073]對于固件和/或軟件實施方案，方法可借助執(zhí)行本文中描述的功能的模塊(例如，程序、函數(shù)等)實施。有形地體現(xiàn)指令的任何機器或計算機可讀媒體可用于實施本文中描述的方法。舉例來說，軟件代碼可存儲在存儲器中且由處理器執(zhí)行。當由處理器執(zhí)行時，執(zhí)行的軟件代碼產生實施本文中呈現(xiàn)的教示的不同方面的各種方法和功能性的操作環(huán)境。存儲器可在處理器內或處理器外部實施。如本文中所使用，術語“存儲器”指代任何類型的長期、短期、易失性、非易失性或其它存儲器，且不限于任何特定類型的存儲器或任何特定數(shù)目的存儲器，或存儲存儲器的媒體的類型。
[0074]存儲定義本文中描述的方法和功能的軟件代碼的機器或計算機可讀媒體包含物理計算機存儲媒體。存儲媒體可為可由計算機存取的任何可用媒體。以實例方式(且并非限制)，此類計算機可讀媒體可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-R0M或其它光盤存儲裝置、磁盤存儲裝置或其它磁性存儲裝置，或可用以存儲呈指令或數(shù)據(jù)結構的形式的所要程序代碼且可由計算機存取的任何其它媒體。如本文中所使用，磁盤和/或光盤包含壓縮光盤(CD)、激光光盤、光學光盤、數(shù)字多功能光盤(DVD)、軟磁盤和藍光光盤，其中磁盤通常磁性地復制數(shù)據(jù)，而光盤使用激光光學地復制數(shù)據(jù)。上述各者的組合也應包含在計算機可讀媒體的范圍內。
[0075]除了存儲在計算機可讀媒體上之外，指令和/或數(shù)據(jù)可作為信號而在通信設備中所包含的發(fā)射媒體上提供。舉例來說，通信設備可包含具有指示指令和數(shù)據(jù)的信號的收發(fā)器。指令和數(shù)據(jù)經配置以致使一個或一個以上處理器實施權利要求書中概括的功能。
[0076] 盡管已詳細描述本教示及其優(yōu)點，但應理解，在不脫離如由所附權利要求書界定的教示的技術的情況下，可在本文中進行各種改變、取代和更改。此外，本申請案的范圍不希望限于說明書中描述的過程、機器、制造、物質組成、裝置、方法和步驟的特定方面。如所屬領域的技術人員將易于從本發(fā)明明白，可根據(jù)本教示利用目前存在或稍后待開發(fā)的與本文中描述的對應方面執(zhí)行大體上相同的功能或實現(xiàn)大體上相同的結果的過程、機器、制造、物質組成、裝置、方法或步驟。因此，所附權利要求書希望將此類過程、機器、制造、物質組成、裝置、方法或步驟包含在其范圍內。
【權利要求】
1.一種設備，其包括: 封裝內的溫度測量裝置，所述封裝的至少一部分為熱傳導的，所述溫度測量裝置測量所述封裝的溫度； 所述封裝內的晶體，所述晶體熱耦合到所述溫度測量裝置且經受大體上相同的溫度；以及 所述封裝外部的控制器，所述控制器經配置以接收來自所述晶體的信號和來自所述溫度測量裝置的溫度測量結果，所述控制器經配置以基于所述溫度測量結果估計所述晶體的頻率誤差且將頻率誤差估計提供到外部系統(tǒng)。
2.根據(jù)權利要求1所述的設備，其中所述封裝包括陶瓷材料。
3.根據(jù)權利要求1所述的設備，其中所述封裝和所述控制器在電子板上實施。
4.根據(jù)權利要求1所述的設備，其中所述封裝經配置以將所述晶體容納于所述封裝的上部空腔中且將所述溫度測量裝置容納于所述封裝的下部空腔中。
5.根據(jù)權利要 求1所述的設備，其中所述溫度測量裝置包括熱敏電阻。
6.根據(jù)權利要求1所述的設備，其中所述封裝按H構型而配置。
7.根據(jù)權利要求1所述的設備，其中所述封裝包括與電路卡組合件熱隔離的基底層。
8.根據(jù)權利要求1所述的設備，其集成到移動電話、機頂盒、音樂播放器、視頻播放器、娛樂單元、導航裝置、計算機、手持式個人通信系統(tǒng)PCS單元、便攜式數(shù)據(jù)單元以及固定位置數(shù)據(jù)單元中的至少一者中。
9.一種方法，其包括: 在封裝外部的控制器處接收來自裝納在所述封裝內的晶體的信號和來自裝納在所述封裝內的溫度測量裝置的溫度測量結果，所述晶體熱耦合到所述溫度測量裝置； 基于所述溫度測量結果估計所述晶體的頻率誤差；以及 將所述頻率誤差估計提供到外部系統(tǒng)。
10.根據(jù)權利要求9所述的方法，其進一步包括將所述控制器、晶體和溫度測量裝置集成到移動電話、機頂盒、音樂播放器、視頻播放器、娛樂單元、導航裝置、計算機、手持式個人通信系統(tǒng)PCS單元、便攜式數(shù)據(jù)單元以及固定位置數(shù)據(jù)單元中的至少一者中。
11.一種設備，其包括: 封裝內的用于測量溫度的裝置，所述封裝的至少一部分為熱傳導的，所述溫度測量裝置測量所述封裝的溫度； 所述封裝內的晶體，所述晶體熱耦合到所述溫度測量裝置且經受大體上相同的溫度；以及 用于控制所述設備的操作的裝置，所述控制裝置在所述封裝外部，所述控制裝置包括用于接收來自所述晶體的信號和來自所述溫度測量裝置的溫度測量結果的裝置，所述控制裝置包括用于基于所述溫度測量結果估計所述晶體的頻率誤差的裝置和用于將頻率誤差估計提供到外部系統(tǒng)的裝置。
12.根據(jù)權利要求11所述的設備，其中所述封裝包括陶瓷材料。
13.根據(jù)權利要求11所述的設備，其中所述封裝和所述控制裝置在電子板上實施。
14.根據(jù)權利要求11所述的設備，其中所述封裝經配置以將所述晶體容納于所述封裝的上部空腔中且將所述溫度測量裝置容納于所述封裝的下部空腔中。
15.根據(jù)權利要求11所述的設備，其中所述封裝包括與電路卡組合件熱隔離的基底層。
16.根據(jù)權利要求11所述的設備，其中所述封裝是根據(jù)雙C構型而配置。
17.根據(jù)權利要求11所述的設備，其集成到移動電話、機頂盒、音樂播放器、視頻播放器、娛樂單元、導航裝置、計算機、手持式個人通信系統(tǒng)PCS單元、便攜式數(shù)據(jù)單元以及固定位置數(shù)據(jù)單元中的至少一者中。
18.一種用于操作非溫度補償?shù)木w基準的計算機程序產品，其包括: 計算機可讀媒體，其上記錄有非暫時程序代碼，所述程序代碼包括: 用以在封裝外部的控制器處接收來自裝納在所述封裝內的晶體的信號和來自裝納在所述封裝內的溫度測量裝置的溫度測量結果的程序代碼，所述晶體熱耦合到所述溫度測量裝置； 用以基于所述溫度測量結果估計所述晶體的頻率誤差的程序代碼；以及 用以將所述頻率誤差估 計提供到外部系統(tǒng)的程序代碼。
19.根據(jù)權利要求18所述的計算機程序產品，其集成到移動電話、機頂盒、音樂播放器、視頻播放器、娛樂單元、導航裝置、計算機、手持式個人通信系統(tǒng)PCS單元、便攜式數(shù)據(jù)單元以及固定位置數(shù)據(jù)單元中的至少一者中。
【文檔編號】H03B5/04GK103444075SQ201280015345
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2012年2月14日 優(yōu)先權日:2011年2月14日
【發(fā)明者】里克·A·威爾科克斯, 丹尼爾·F·菲利波維奇, 遲旭邁克, 克里斯·M·羅索沃夫斯基 申請人:高通股份有限公司