本發(fā)明涉及一種用于對特別是fskrf信號收發(fā)器中采用兩點(diǎn)調(diào)制的頻率合成器進(jìn)行校準(zhǔn)的方法。

本發(fā)明還涉及一種具有用于實(shí)施該校準(zhǔn)方法的采用兩點(diǎn)調(diào)制的頻率合成器的rf信號收發(fā)器。

背景技術(shù)：

為了例如在近距離內(nèi)傳輸或接收數(shù)據(jù)或指令，常規(guī)的收發(fā)器采用fsk(頻移鍵控，frequencyshiftkeying)調(diào)制。如果rf載波頻率較高，例如大約為2.4ghz，針對中頻——尤其是高于或等于200khz——選擇較高的帶寬。已調(diào)信號中的調(diào)頻偏差可根據(jù)帶寬進(jìn)行調(diào)整。在這種情況下，可使用由本機(jī)振蕩器提供的基準(zhǔn)頻率，這種本機(jī)振蕩器可能不是很精確并且因此較便宜。然而，必須考慮與所選擇的帶寬成比例的熱噪聲功率。因此，寬頻帶傳輸或接收系統(tǒng)通常不具備良好的敏感度。

專利申請ep0961412a1公開了一種用于對數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行兩點(diǎn)頻率調(diào)制的頻率合成器。該頻率合成器利用sigma-delta調(diào)制器通過控制低頻鎖相回路(phase-lockedloop，pll)中的可變分頻器來對數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制，并利用數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(dac)進(jìn)行高頻調(diào)制。該dac具有通過數(shù)字控制單元調(diào)整并且受用于數(shù)據(jù)頻率調(diào)制的數(shù)字控制信號控制的可變增益。該數(shù)據(jù)控制信號也被傳輸至sigma-delta調(diào)制器以將低頻pll的調(diào)制和由dac提供的調(diào)制結(jié)合。

在合成器中，經(jīng)過dac的調(diào)制信號的相對時延相對于低頻pll中的調(diào)制而變化。然而，該文獻(xiàn)中并未公開任何有關(guān)例如調(diào)整通過低頻pll并借助dac轉(zhuǎn)換器調(diào)制的數(shù)據(jù)頻譜的振幅水平的內(nèi)容。因此，取決于用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)臓顟B(tài)轉(zhuǎn)換頻率，可能產(chǎn)生不希望的干擾。此外，調(diào)整dac增益相對復(fù)雜，這構(gòu)成了一個缺點(diǎn)。

專利ep2173029b1公開了一種利用兩點(diǎn)fsk調(diào)制的頻率合成器對數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行調(diào)制的自校準(zhǔn)方法。頻率合成器包括配置有電壓控制振蕩器的第一低頻鎖相回路(pll)和包括數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器并連接至電壓控制振蕩器的高頻通路。第一pll還包括基準(zhǔn)振蕩器、連接至基準(zhǔn)振蕩器的相位比較器、第一低通回路濾波器以及多模式分頻器計(jì)數(shù)器，所述多模式分頻器計(jì)數(shù)器由調(diào)制器控制，用于基于來自合成器的高頻輸出信號向相位比較器提供分頻信號。電壓控制振蕩器通過來自第一回路濾波器的第一控制電壓信號控制在第一輸入下，并且通過用于對高頻數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制的第二控制電壓信號控制在第二輸入下。

對于專利ep2173029b1的用于頻率合成器的自校準(zhǔn)方法，公開了一種用于調(diào)節(jié)dac的增益的二分算法。在另一比較器中執(zhí)行連續(xù)的電壓比較，以控制用于調(diào)節(jié)dac增益的邏輯電路。用于校準(zhǔn)dac增益的所有操作都在第一低頻pll的開環(huán)模式下執(zhí)行。在閉環(huán)工作期間會發(fā)生電壓漂移。從而，在校準(zhǔn)之后的閉環(huán)模式下的操作期間，這種電壓漂移造成了待在電壓控制振蕩器之前進(jìn)行濾波的信號中的電壓差和相位偏移。此外，校準(zhǔn)合成器要花費(fèi)較長時間，這構(gòu)成了缺點(diǎn)。

還已知一種采用兩點(diǎn)調(diào)制的頻率合成器，其中，通過使回路濾波器或dac的輸出功率最小化來執(zhí)行對兩點(diǎn)調(diào)制器進(jìn)行校準(zhǔn)的操作。在校準(zhǔn)模式下，也可通過控制dac增益的最小均方(least-meansquare，lms)算法來使回路濾波器的輸出電壓最小化。這需要較復(fù)雜的電路，這構(gòu)成了缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的目標(biāo)在于提供一種用于對采用兩點(diǎn)調(diào)制的頻率合成器進(jìn)行校準(zhǔn)的方法，該方法易于實(shí)施并且可在閉環(huán)校準(zhǔn)下快速地執(zhí)行，并且克服了上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。

為此，本發(fā)明涉及一種用于對采用兩點(diǎn)調(diào)制的頻率合成器進(jìn)行校準(zhǔn)的方法，該方法包括獨(dú)立權(quán)利要求1中所提及的特征。

該校準(zhǔn)方法的具體步驟在從屬權(quán)利要求2至7中加以限定。

該校準(zhǔn)方法的一個優(yōu)點(diǎn)在于，合成器的鎖相回路(pll)處于閉合狀態(tài)以用于執(zhí)行該校準(zhǔn)方法的各步驟。這避免了在開環(huán)校準(zhǔn)下的上述現(xiàn)有技術(shù)中所觀察到的電壓漂移。

有利地，僅需要兩個校準(zhǔn)階段。在第一階段，在激勵信號被提供給校準(zhǔn)單元之后，在合成器的模擬部分中調(diào)整相位偏移。該第一階段的相位偏移信號被返回至星座圖的要么同相要么正交的軸上，優(yōu)選返回至i軸(余弦軸)上。因此，在第一階段在i軸上形成映射。在第二階段，一旦在校準(zhǔn)單元中相位偏移邏輯上返回至0，借助二分算法調(diào)整數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(dac)增益。在對第一階段的相位偏移進(jìn)行校正之后，在第二階段僅校驗(yàn)回路濾波器輸出信號的極性。校準(zhǔn)單元中的這種極性校驗(yàn)?zāi)軌蚺袛郿ac增益是否過高或過低，并且能夠容易地調(diào)整該dac增益。

有利地，當(dāng)通過控制校準(zhǔn)單元中的輸入信號的零交點(diǎn)校正了相位偏移之后，因此不必再使對dac增益進(jìn)行校準(zhǔn)的工作功率最小化。利用這兩個校準(zhǔn)階段，在pll中產(chǎn)生了有源噪聲抑制作用。

有利地，利用包括采用兩點(diǎn)調(diào)制的頻率合成器的收發(fā)器中的現(xiàn)有部件來對所述頻率合成器進(jìn)行校準(zhǔn)。這節(jié)約了集成電路結(jié)構(gòu)中的空間，并降低了用于這些校準(zhǔn)操作的電路的總功耗。利用經(jīng)校準(zhǔn)的頻率合成器可實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙通訊。還可設(shè)想在收發(fā)器的工作期間——尤其是在數(shù)據(jù)調(diào)制期間——對所述合成器進(jìn)行校準(zhǔn)。

為此，本發(fā)明還涉及一種具有用以實(shí)施校準(zhǔn)方法的采用兩點(diǎn)調(diào)制的頻率合成器的rf信號收發(fā)器，所述收發(fā)器包括獨(dú)立權(quán)利要求8中所提及的特征。

rf信號收發(fā)器的優(yōu)選實(shí)施例在從屬權(quán)利要求9至11中限定。

附圖說明

在參考附圖的如下說明中，用于對fskrf信號收發(fā)器中采用兩點(diǎn)調(diào)制的頻率合成器進(jìn)行校準(zhǔn)的方法的目標(biāo)、優(yōu)點(diǎn)及特征將更清楚地顯現(xiàn)，在所述附圖中：

圖1示出了包括待通過根據(jù)本發(fā)明的校準(zhǔn)方法來進(jìn)行校準(zhǔn)的采用兩點(diǎn)調(diào)制的頻率合成器的收發(fā)器的簡化圖，以及

圖2為具有根據(jù)本發(fā)明的校準(zhǔn)方法的第二階段的用于調(diào)節(jié)dac增益的回路濾波器輸出信號的合成器的局部圖。

具體實(shí)施方式

在以下說明中，特別是在用于實(shí)施該校準(zhǔn)方法的fskrf信號收發(fā)器中采用兩點(diǎn)調(diào)制的頻率合成器的所有本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的那些部件僅以簡化的方式來描述。首先，描述了一種具有采用兩點(diǎn)fsk調(diào)制的頻率合成器的收發(fā)器。

圖1示出了fskrf信號收發(fā)器1的總圖，收發(fā)器1包括采用兩點(diǎn)fsk調(diào)制的頻率合成器10。在正常工作模式下，收發(fā)器1包括用于大約2.4ghz的載波頻率下的fsk或gfskrf信號的至少一個傳送/接收天線20。收發(fā)器1在輸出端還包括用于接收由頻率合成器10輸出的待由天線20傳輸?shù)囊颜{(diào)信號out的放大器pa22，以及用于接收來自天線20的信號的低噪聲接收放大器(lownoisereceptionamplifier，lna)21。接收放大器21中的經(jīng)放大且經(jīng)濾波的信號借助由本機(jī)振蕩器(未示出)提供的振蕩信號osc在至少一個混頻器23中變換頻率。來自混頻器23的輸出信號是可以為基帶信號的簡單或正交中間信號(intermediatesignal)。這些中間信號在濾波器if25中進(jìn)行濾波，所述濾波器if25為低通或基帶濾波器?？勺冊鲆娣糯笃?vga)26放大經(jīng)濾波的信號并以常規(guī)方式將其供應(yīng)至處理單元(未示出)，以對輸入數(shù)據(jù)信號進(jìn)行解調(diào)。

應(yīng)注意，通常，經(jīng)濾波且經(jīng)放大的中間信號在處理單元中被數(shù)字地轉(zhuǎn)換，即，通過來自基準(zhǔn)振蕩器的時鐘信號進(jìn)行采樣與計(jì)時。該基準(zhǔn)振蕩器可以是在26mhz下工作的石英諧振器緊接著串聯(lián)的二分之一分頻器(dividers-by-two)。例如，可存在4個串聯(lián)的二分之一分頻器(未示出)。在轉(zhuǎn)換之后，基于處理電路中的采樣點(diǎn)可在星座圖(constellation)的要么同相(in-phase)的i軸要么正交(quadrature)的q軸上形成映射。該映射對應(yīng)于一個頻點(diǎn)，即，半離散傅里葉變換(dft)的單個頻率。基準(zhǔn)振蕩器(未示出)向頻率合成器10提供基準(zhǔn)信號ref。

頻率合成器10可以是采用兩點(diǎn)fsk或gfsk頻率調(diào)制的合成器。頻率合成器10主要包括低頻或低通鎖相回路以及與鎖相回路的電壓控制振蕩器(voltage-controlledoscillator，vco)6連接的高頻通路(highfrequencyaccess)。該高頻通路包括數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(dac)7。

因此，頻率合成器10在鎖相回路中包括相位比較器2。該比較器2接收來自基準(zhǔn)振蕩器(未示出)——該基準(zhǔn)振蕩器可形成所述頻率合成器的一部分——的基準(zhǔn)信號ref以及來自sigma-delta調(diào)制器9的調(diào)制信號。由比較器輸出的高、低比較信號被供應(yīng)至電荷泵(chargepump)3，該電荷泵3向回路濾波器提供信號，所述回路濾波器為低通濾波器4。如圖1中所示，在加法器5中將來自回路濾波器4的輸出信號添加至來自dac轉(zhuǎn)換器7的輸出信號以控制vco6，在這種情況下vco6具有僅一個變抗器。然而，可以設(shè)想vco6具有2個彼此獨(dú)立的并聯(lián)的專用變抗器，而不用使用加法器5。

vco6能夠產(chǎn)生高頻信號out。高頻信號out通過可編程分頻器8，所述可編程分頻器8與sigma-delta調(diào)制器9雙向連接以閉合鎖相回路。在正常工作下，將數(shù)據(jù)信號數(shù)據(jù)經(jīng)由處理單元供應(yīng)至dac7，并且供應(yīng)至sigma-delta調(diào)制器9，以便通過頻率合成器進(jìn)行兩點(diǎn)fsk調(diào)制，并提供高頻fsk調(diào)制信號out。信號out的載波頻率可以接近1.2ghz或2.4ghz。對于1.2ghz的頻率，也可執(zhí)行倍頻處理，以便通過收發(fā)器1的天線傳送載波頻率為2.4ghz的fsk調(diào)制信號。

收發(fā)器1還包括校準(zhǔn)單元27，所述校準(zhǔn)單元27可形成處理單元(未示出)的一部分。在頻率合成器10的回路濾波器4的輸出端與if濾波器25之間配置有第一多路器/多路選擇器(multiplexer)mux124。第一多路選擇器24還連接至混頻器23的輸出端。由校準(zhǔn)單元提供第一選擇信號sel1以將回路濾波器4的輸出端連接至if濾波器25，由此執(zhí)行對頻率合成器進(jìn)行校準(zhǔn)的方法，或者在收發(fā)器1的正常工作模式下將混頻器23的輸出端連接至if濾波器25。第二多路器mux229被輸入來自校準(zhǔn)單元27的第二選擇信號sel2并且被第二選擇信號sel2控制，以便將激勵信號sd從校準(zhǔn)單元提供至dac7并提供至sigma-delta調(diào)制器9，從而執(zhí)行該校準(zhǔn)方法。在正常工作模式下，例如一旦合成器已被校準(zhǔn)，則借助第二多路器29將數(shù)據(jù)信號數(shù)據(jù)提供至dac7并提供至sigma-delta調(diào)制器9。

現(xiàn)在參考圖1和圖2描述用于對頻率合成器10進(jìn)行校準(zhǔn)的方法。該校準(zhǔn)方法主要由兩個校準(zhǔn)階段p1和p2構(gòu)成。校準(zhǔn)單元27將第一選擇信號sel1和第二選擇信號sel2傳輸至兩個多路器24和29，所述兩個多路器24和29將回路濾波器4的輸出端連接至if濾波器25，并且將校準(zhǔn)單元27連接至dac7并連接至sigma-delta調(diào)制器9。校準(zhǔn)單元提供激勵信號sd以對頻率合成器并且主要是dac7進(jìn)行校準(zhǔn)。激勵信號sd可處于低頻率下——例如大約為200hz，并且低于回路濾波器4的截止頻率(該截止頻率通常大約為100khz)。

值得注意的是，回路濾波器4也可直接連接至校準(zhǔn)單元27的輸入端，校準(zhǔn)單元27數(shù)字地轉(zhuǎn)換回路濾波器輸出信號以執(zhí)行第一階段p1。在這種情況下，第一多路器24將不必再轉(zhuǎn)換為校準(zhǔn)模式。

在第一校準(zhǔn)階段p1，調(diào)整由校準(zhǔn)單元產(chǎn)生并且主要被傳輸至sigma-delta調(diào)制器9的激勵信號sd與校準(zhǔn)單元27中來自回路濾波器4并且通過if濾波器25和vga放大器26接收的輸出信號之間的相位偏移。校準(zhǔn)單元向dac7提供零增益以使其在該第一階段無效。

為了在階段p1調(diào)整相位偏移，在校準(zhǔn)單元27中集成有核心單元28，以在星座圖的要么同相要么正交軸上形成映射。該映射也可基于處理單元的采樣點(diǎn)形成。該映射對應(yīng)于一個頻點(diǎn)，即，半dft的單個頻率。因此，在處理單元輸入端對來自vga放大器26的輸出信號進(jìn)行采樣。該核心單元28通過已限定時長的臨時采樣窗口的方式可借助核心對輸入信號執(zhí)行低通數(shù)字濾波。這有效地過濾了由合成器10的sigma-delta調(diào)制器產(chǎn)生的噪聲或任何其它雜音。

該第一階段p1中的相位偏移信號返回至星座圖的同相或正交軸上，優(yōu)選返回至i軸(余弦軸)上。從而，第一階段p1中在i軸上形成對應(yīng)于半dft的映射。因此，借助校準(zhǔn)單元的用于比較激勵信號sd的子程序來檢驗(yàn)進(jìn)入所述校準(zhǔn)單元27的信號的零交點(diǎn)。由此在第一階段p1結(jié)束時校正可變時延或相位偏移偏差。

應(yīng)當(dāng)注意的是，由于收發(fā)器1的if濾波器25和vga放大器26被用于對頻率合成器10進(jìn)行校準(zhǔn)，因此，這兩個元件比鎖相回路的其它元件產(chǎn)生更大的時延或相位偏移。因此，必須在第一階段p1中在校準(zhǔn)單元27中數(shù)字地產(chǎn)生相位偏移調(diào)整。

還應(yīng)當(dāng)注意的是，當(dāng)該映射由校準(zhǔn)單元27中的數(shù)字化信號構(gòu)成時，增益也可在所觀察的激勵信號的信號噪聲比(snr)中獲得。這也使精校準(zhǔn)成為可能，因?yàn)閝部分出現(xiàn)的噪聲在該第一階段結(jié)束時被永久地消除。作為該第一階段p1的結(jié)果，在最優(yōu)snr的情況下實(shí)現(xiàn)了相位對齊。此外，由于dac7在第一階段p1不工作，因此在回路濾波器4的輸出端存在最大干擾。第一階段p1因此也用于優(yōu)化如下文闡述的第二階段p2中使用的抑制作用(rejection)。

由于特別是在校準(zhǔn)單元27中產(chǎn)生的激勵信號已知，因此可以例如通過偽隨機(jī)信號對該信號進(jìn)行調(diào)制，并且將其映射成等價已調(diào)矢量(相關(guān)性)上。這增大了相對于由sigma-delta調(diào)制器9產(chǎn)生的噪聲的抑制作用。

在第二校準(zhǔn)階段p2，通過校驗(yàn)離開回路濾波器4的信號的符號或極性來容易地調(diào)整dac7的增益。在這種情況下，不必再使對dac7進(jìn)行校準(zhǔn)的功率最小化。正號或正極性表示校準(zhǔn)單元27中的校驗(yàn)確定回路濾波器4的輸出信號與激勵信號sd同相。負(fù)號或負(fù)極性表示校準(zhǔn)單元27中的校驗(yàn)確定回路濾波器4的輸出信號相對于激勵信號sd移相180°。

然后，可以在校準(zhǔn)單元27中實(shí)施借助于二分算法的調(diào)整。這意味著dac增益可通過校驗(yàn)回路濾波器4的輸出信號的極性來容易地進(jìn)行調(diào)整。如圖2中的曲線圖所示，如果確定極性為負(fù)，則意味著dac7的增益過高，反之如果極性為正，則意味著dac7的增益過低。一旦dac7的增益的最終數(shù)字值由校準(zhǔn)單元提供，則校準(zhǔn)方法結(jié)束。數(shù)字增益值可限定為7位。利用分為兩個階段p1和p2對頻率合成器進(jìn)行校準(zhǔn)的這種方法，可以在0.4到5ms之間在第二階段p2調(diào)整dac7的增益。

在該校準(zhǔn)方法結(jié)束時，通過修改用于多路器mux124、29的選擇信號sel1、sel2來容易地切換至正常工作模式。利用已校準(zhǔn)的頻率合成器可實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙通訊。

當(dāng)然，由于合成器采用許多現(xiàn)有的收發(fā)器部件，因此不存在集成電路中所需空間的嚴(yán)重?fù)p失。此外，可在任何時候在收發(fā)器中開始校準(zhǔn)方法，以便在工作期間校準(zhǔn)所述合成器并在閉環(huán)模式下執(zhí)行校準(zhǔn)。該校準(zhǔn)即使在待傳輸數(shù)據(jù)的調(diào)制期間也可連續(xù)地發(fā)生。該頻率合成器例如可以用0.18μmcmos技術(shù)制成。

根據(jù)如上給出的說明，在不脫離本發(fā)明的由權(quán)利要求所限定的范圍的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以設(shè)想用于對收發(fā)器中采用兩點(diǎn)調(diào)制的頻率合成器進(jìn)行校準(zhǔn)的方法的多種變型?？稍O(shè)想利用相同的校準(zhǔn)方法對采用psk或bpsk或qpsk調(diào)制的合成器進(jìn)行校準(zhǔn)?？梢栽O(shè)想的是，在收發(fā)器工作期間或程序化時間段的任何時候，均可從已調(diào)數(shù)據(jù)信號的接收或傳輸模式轉(zhuǎn)換至校準(zhǔn)模式。