通过环境控制来补偿本机振荡器频率误差的方法和装置的制作方法

专利名称：通过环境控制来补偿本机振荡器频率误差的方法和装置的制作方法
背景技术：
I.发明领域本发明涉及电子电路。本发明尤其涉及通过控制本机振荡器(LO)工作环境来补偿LO频率误差的新的改进的方法和装置。
II.相关技术的描述精确的频率源对许多电子系统和装置的工作是至关重要的。频率源可用作为电子装置内计时源和用作为LO来把电子装置调谐至所需的通信信道。
现有许多类型的精确频率源。在特定应用中所采用的专用型频率源是按照特定应用的设计限制决定的。原子钟展示极高的频率精度级别，然而，它们的尺寸，费用和没有调谐范围等却大大地限止它们在电子系统内的实际应用。同样，利用石英晶体的压电效应可设计精确的频率源。石英晶体类频率源小尺寸和相对精度使它们广泛用于大多数消费类电子设备中。
应用决定所需的频率源类型和频率精度。用于全球定位系统(GPS)应用的接收机要求LO具有高的频率精度级，以便很快地获得从卫星发射的GPS载波频率上所提供的信号，并维持与信号同步。对GPS的概述将有助于解释GPS接收机中LO频率精度的要求。
GPS一般用于定位。GPS应用几何原理完成定位。GPS卫星群围绕地球轨道运行。通过得知卫星位置和计算从接收机至各卫星的距离，接收机就能决定其确切的位置。
GPS接收机通过测定由卫星发送的信号到达接收机所花去的时间来计算从卫星至接收机的距离。一旦接收机测出离卫星的距离，它就知道它驻留在离卫星等距离的一些点的轨迹上。卫星作为1个点源出现，离开1个点的等距离多个点的空间位置是球面。当接收机测定其离开第2只卫星的距离时，接收机知道其位置位于第2个球面上的某个地方。然而，当已知离开2只卫星的距离时，可能的位置就大大减少。这是因为接收机位置处于2个球面相交部分上的某个地方。两个球面的相交部分是一个圆周。因此，接收机知道其位置处于相交的圆周上。测定接收机离开第3只卫星的距离，就会产生第3个球面。第3个球面与前两个球面相交，并也与确定第1和第2球面相交部分的圆周相交。3个球面的相交部分导致了接收机可能位于截然不同的二个点上，一旦测定由3个球面相交所产生的二个点，接收机能估计2个点中哪个点是正确的位置，或接收机测定其离第4只卫星的距离。
一旦测定了离3只卫星的距离，接收机能估计2个点中哪一个点是其正确的位置。这是可以做到的，因为2个点中1个点不象是可能的位置。2个点中1个正确的点可能是接近地球表面，而不正确的点可能在地球上空非常远的地方，或在地球表面内的深处。如果测定了离第4只卫星的距离，就可知道接收机的确切位置。使用4只卫星就可知道确切位置，因为4个球面相交，将确定唯一的点。
GPS实施的主要问题是精确地测定从卫星至接收机的距离。通过测量从卫星发送的信号到达接收机的时间，来计算从卫星至接收机的距离。各个卫星发送2个载波频率，各以唯一的伪随机码加以调制。1个载频为1575.42MHz，另1个载频为1227.60MHz。接收机解调收到的信号，取出伪随机码。本机生成的伪随机码与解调的伪随机码同步。2个伪随机码之间的延迟代表传送信号到达的时间。通过用光速乘以到达的时间，就可决定离卫星的距离。
所有发送卫星是时间同步的。然而，移动接收机与卫星同步较差。接收机对卫星的时间同步较差，故在定位中会引入误差。如上所述，截然不同的到达时间相当于截然不同的距离。离1个点等距离的多点空间位置是球面，其半径等于距离。然而，如果只知道到达时间处在一段时间范围内，该范围是测得的时间加上或减去一些误差，然后，只知道距离处于相应的值范围内。在只知道距离处于一定的值范围内的情况下，离此源等距离的多点空间位置是一个球壳。球壳的厚度等于距离测量中的误差。3个球壳(各球壳相对于根据1只附加卫星的1个位置估计)相交处形成2个三维体，每个三维体代表接收机位置。而得在离散距离情况下，3个球面的相交将形成2个点，而不是2个实体。
时间同步问题通过引入离第4个卫星的距离的测量而得到部分解决。首先，时间误差指定为1个假设值，甚至于是零。然后，测定离开3只卫星的距离。如前所述，3个距离测量值所限定的3个球面相交形成2个截然不同的点，1个点是接收机的位置。离第4个卫星的距离限定了第4个球面。理想情况下，即在没有时间误差情况下，第4个球面只在1个点上与其他3个球面相交。然而，当时间误差出现时，第4个球面就不会相交。在卫星之间没有时间误差。因此从接收机到1只卫星的时间误差和接收机到卫星群中任何1个卫星的时间误差是一样的。通过调节假设的计时误差值可测定此计时误差。当4个球面相交于单个点时，就可测定时间误差。
当应用GPS实施定位时，解决计时误差只是必须处理的问题之一。GPS定位接收机必须以较低的成本和较小的尺寸来实现。当GPS接收机作为消费型装置实现时，尺寸和费用的制约渐渐变得重要。对无线电话的新要求包括测定呼叫者位置的能力。在紧急呼叫如在美国国内911呼叫情况下，无线电话具体的位置是重要的。然而，不管设计上物理性的制约如何，接收机必须迅速搜索和获得卫星信号。
接收机设计必须在费用、接收信号灵敏度和搜索时间之间采取折衷办法。接收机设计不能同时使所有参数达到最大限度。对接收机灵敏度或搜索时间的显著改进将会造成接收机成本增加。
对有关搜索和获得卫星信号的复杂性起到主要作用的是归因于接收机LO的频率误差。在接收机中使用LO来使收到的信号下变频至基带信号。然后对基带信号进行处理。在从GPS卫星收到的信号情况下，基带信号与所有可能的伪随机码相关，以测定哪个卫星发起此信号和测定信号到达的时间。由于LO频率误差，使得搜索和获得过程大大地复杂化。任何LO频率误差会产生必须覆盖的附加搜索空间。又，LO频率误差引出必须在其上搜索到达时间的个别空间(维)。因为到达时间的搜索必须在所有可能的频率误差上进行，这样，搜索空间相对于频率误差成正比例地增加。
许多参数对实际的和表现的LO频率误差会起作用。电路板上温度梯度和电路工作温度一样影响LO频率。此外，LO所用的频率基准的频率稳定性也直接对LO频率稳定性起作用。另外对频率误差起作用的是归因于接收机速度的多普勒偏移。甚至于在接收机LO是完全精确的情况下，由于多普勒偏移作用也可能会有可觉察的频率误差。偏移将引起卫星传输频率明显地升高或降低。虽然卫星和接收机LO都是极其稳定，但接收机上信号仍会出现频率偏移。由于接收机运动产生的多普勒偏移在接收机内未得到校正，并只会对接收机中已有的任何频率误差起作用。
现在需要一种方法降低LO频率误差来减少在基带信号处理中必须覆盖的搜索空间。减少搜索空间可使搜索复杂性降低，而后就会得到较高接收机灵敏度并减少搜索和采集时间。
发明概述本发明是通过特征化射频(RF)功率放大器(PA)在第1方式中的工作来减少本机振荡器(LO)频率误差的一种新的和改进的方法和装置。在第2方式中RF PA完全一样地工作，为LO取得1个稳定的工作环境。
当在第1方式工作时，具有较小频率不稳定性的外部频率源提供给接收机。接收机使用外部频率源作为频率基准。接收机用外部频率源作为频率基准来估计LO频率误差。在对频率估计的同时，接收机监控各种已知的对LO精度和频率稳定性有影响的预定参数。工作温度和随着电路板的温度梯度是影响LO精度的参数例子。对电子装置如无线电话的总的温度起到作用的是RF PA。RFPA也对电子装置内部的温度梯度起到主要作用。然而RF PA不是连续工作的。因此受到监控的一个参数是RF PA活动。利用在预定时间周期上RF PA的活动来计算有效的PA工作循环。包括有效的工作循环在内的监控的参数值和LO频率被存储在存储器中。另一种方法是频率误差存储于表中。这就提供了特征化LO特点的一系列数据表。
LO可切换至第2方式，在此方式下可控制LO输出频率，以取得较低的频率误差。在第2方式中接收机不再利用外部频率源。LO得到补偿，以校正根据以前的特征而估计的误差。当工作在第2方式时，为了把电子装置内温度梯度降低至最小限度，要控制RF PA活动。RF PA在第2方式中可连续活动，或在第1方式中，在电子装置工作的同时，可按计算的有效的工作循环工作，并加以贮存。
附图简述通过以下详述，并同时结合附图将更清楚本发明特征、目的和优点，附图中相似的参考符可识别相应或相同的部分，其中

图1是接收机框图；图2是本机振荡器框图；图3是展示搜索空间的图；图4是实现LO特征的接收机框图；图5是实现LO特征和PA活动特征的接收机替换实施例的框图；图6A，6B是LO特征化过程的流程图；图7是LO补偿过程的流程图。
最佳实施例详述图1是普通接收机100的框图。天线102的作用是作为如传播信号和接收机100之间的接口。把天线102调谐至可最佳接收L波段所发出的信号，其中接收机100配置为1个GPS接收机。就1个GPS接收机而言，广播信号源是围绕地球轨道运行的GPS卫星群。由天线102收到的信号耦合至下变频器110。下变频器110作用是把天线102所收到的RF信号下变频为要作进一步处理的基带信号。下变频器110的主要组成部分是混频器112和本机振荡器(LO)104。下变频器还包括滤波器和放大器(未示出)，可使形成的基带信号的质量达到最好。收到的信号在下变频器110内从天线102耦合至混频器112。在下变频器110内信号的任何滤波和放大均未示出，这是为了使框图简化成它的功能部件。混频器112作用是有效地把收到的信号和LO114信号相乘。由混频器112形成的信号输出以2个主频率为中心。混频器112输出的1个频率分量以收到的信号中心频率和LO114工作频率的和为中心。混频器112输出的第2个频率分量以收到的信号中心频率的LO114工作频率之间的差为中心。当收到的信号是正交调制时，在下变频器110中使用2只混频器112，113。收到的信号用作为至2只混频器112，113的输入。第1只混频器112的第2输入是LO110信号。第2混频器113的第2输入是在移相器(未示出)中经过90度偏置的LO114信号。第1混频器112形成的输出标记为同相输出(I)，第2混频器113形成的输出标记为正交相位输出(Q)。
来自下变频器110的I和Q输出分别耦合至滤波器122和124，用来除去来自混频器112，113的不需要的频率成分，并在后续的信号处理之前，预处理此下变频过的信号。
经过滤波的I和Q信号耦合至一组相关器130。相关器130利用数字信号处理技术来处理I和Q信号。相关器在模数转换器(ADC)中使I和Q信号数字化，以允许数字信号处理。当接收机配置为GPS定位时，相关器130用来测定收到的卫星信号的相位偏置。接收机100在第1次被供电时，并未事先了解其位置。接收机100通过搜索由各卫星发射的所有可能的伪随机码序列，测定其首次位置。又，接收机100必须搜索所有可能的伪随机码的所有可能的相位。搜索是由一些相关器来进行，它们同时把接收机所需的搜索时间减少至最小限度的。各相关器以单一的伪随机序列工作。相关器试图测定内部产生的伪随机码相对于从卫星上接收到的码的相位偏置。由于码的随机特性，与卫星信号不相一致的伪随机码没有相关性。除非2个码的信号相位是一致的，否则正确的伪随机码与收到的信号也没有相关性。因此相关器130只在相关器中指示2个信号相位一致时，具有和所收到的信号相同的伪随机码的相关性。
相关器结果耦合至峰值检测140处理器。一些相关器并联工作，同时把结果供至峰值检测140处理器。峰值检测140处理器为收到的信号测定最可能的伪随机码和相位偏置。
GPS对各卫星应用正交码。这可使所有卫星按同一频率同时发射。接收机同时被给予来自多个源的信息。多个相关器130相互独立地工作，能在其他正交码出现时测定收到的伪随机码的相位。因此，峰值检测140处理器同时被提供多个相关数字，它们识别一些伪随机码和这些码的相位偏置。因为各卫星被指定1个伪随机码，所以伪随机码标识就可把特定卫星识别为它的1个码源。此外，测定码的相位偏置可确定该信号的到达时间。处理器150分析峰值检测140处理器中的信息，计算接收机100的位置。伪随机码和码相位偏置的同时测定可使处理器150在峰值检测器140处理器更新时作出接收机位置的估计。
然而，如果下变频器110内LO114的频率不精确，搜索过程就复杂了。图2示出一只典型的综合了锁相环路(PPL)的LO200。基准振荡器202用作为PLL的频率基准。基准振荡器202可以是1只固定的振荡器，或是1只具有小范围调谐的稳定的压控振荡器(VCO)。无线电话应用压控温度补偿晶体振荡器(VCTCXO)作为基准振荡器202。在VCO用作为基准振荡器202时，还要供给一条基准调节控制线204。
基准振荡器202的输出耦合至基准分配器210。基准分配器210用来划分基准振荡器202频率。这点很重要，因为PLL输出频率正比于相位检测器220的频率输入。基准分配器210输出作为提供至相位检测器220的1个输入。
VCO240产生PLL输出244。VCO必须能在PLL所需的频率范围内调谐。施加至VCO控制线的电压可测定工作频率。PLL输出244可用作为下变频器中的混频器输入。PLL输出244也耦合至输出分配器250的输入。输出分配器250标定频率输出244，这样到相位检测器220的频率输入(基准振荡器204的定标输出)与输出分配器250定标因数相乘，形成所需的输出频率。输出分配器250的输出作为提供至相位检测器220的第2输入。
相位检测器220把基准分配器210输出和输出分配器250输出进行比较，产生1个误差信号作为输出。来自相位检测器220的误差信号输出耦合至环路滤波器230。环路滤波器230的频带限制了来自相位检测器220的误差信号。环路滤波器230输出用作为VCO240的控制电压。因此，可以看出PLL输出244可从基准振荡器202的频率精度得到其频率精度。
LO频率精度的误差使搜索过程复杂化。各相关器必须覆盖的全部搜索空间300示于图3。GPS接收机中各相关器必须搜索所有码的相位可能性。码的相位搜索空间310作为垂直搜索空间示于图3。码的相位搜索空间310的各小格代表最小可辨别的相位差。用于GPS的短长度伪随机码是1023位长。对所有大于零的码相位偏置，如果码的伪随机本质造成可忽视的相关性，则码的相位搜索空间必须覆盖所有潜在的码的相位。因此，在码的相位搜索空间310中至少需要1023小格，以便唯一地识别伪随机码的相位。
从图3中可看出，频率搜索空间320的增大正比例地增加全部搜索空间300。频率搜索空间320代表附加的搜索范围，因为频率误差互相不包括任何码的相位误差。频率搜索空间320中每1小格代表是最小可辨别的频率跨度。最小可辨别的频率跨度的大小是采样数和总积累时间的函数。当总积累时间增加时，最小可辨别的频率跨度就减少。又，需要有足够的采样数，以取得所需的可辨别的频率跨度。LO偏移的增加会造成频率搜索空间320的增大。
接收机将在全部搜索空间300中限定的各小格内的采样相关。连续的结果加以累积，以进一步提高收到的信号的信噪比(SNR)。LO偏移引起在一些与频率偏移相对应的小格中出现累积结果。信号的“抹去”以一些频率小格中的阴影示于图3。没有展出偏移的LO会使得在单一频率小格中出现累积结果。通过提高SNR，可大大地提高信号识别。
图4示出在具有GPS能力的无线电话400中LO稳定电路框图。无线电话400装有通过无线电话系统进行通信的电话收发机410。无线电话400也装有GPS接收机420帮助定位。在图4所示的实例中，无线电话400可以电话方式工作，也可以GPS方式工作，但二种方式不能同时工作。然而，如果在无线电话400中有足够的处理能力，则电话和GPS两种方式也可同时工作。
使用天线402把射频(RF)信号耦合至无线电话和把来自无线电话的射频信号进行耦合。通过无线402耦合的RF信号包括电话收发机410发送和接收信号以及GPS接收机420用的接收信号。在图4所示实施例中，GPS接收机420和电话接收机410共享1个共用的LO450。如上所述，LO450的不精确会对GPS接收机420造成较大的搜索空间。因此，图4示出的实施例应用由电话收发机410收到的信息来特征化LO450，这样当GPS接收机420进行搜索时，LO450频率误差可减少至最小限度。
为了特征化内部LO450，提供给无线电话400一个具有高频率稳定性的外部信号。在如“电信工业协会(TIA)/电子工业协会(EIA)95-B双模式扩频系统的移动台-基站兼容性标准”中所规定的码分多址系统(CDMA)之类的无线系统中，信号由基站连续广播。由基站连续广播的信号包括导频信道的和同步信道的。这两种信号都呈现高频率稳定性，其中任何一种信号都可用作为特征化LO450所需的外部基准。
为工作在CDMA系统(如TIA/EIA95-B所规定的)中设计的无线电话400在接收机内装有搜索器来连续搜索出现的导频信号。在无线电话400中，电话收发机410内接收机接收由基站(未示出)发送的导频信号。
无线电话400在GPS方式中能利用出现的导频信号来改进信号捕获。接收机利用频率稳定的导频信号作为外部频率基准来测定LO450的频率误差。由接收机测定的频率误差报告至振荡器特征化电路430。又，传感器440，442分布在整个无线电话400中，监控对LO450频率误差起作用的因数。传感器440，442可监控的因数包括，但不限于温度、温度梯度、RF功放(PA)工作、RF PA工作循环、电池电压、按时累积的功率、湿度或任何其他可确定为对LO 450频率误差起作用的可变因素。传感器440把信号耦合至振荡器特征化电路430。对应于传感器440读数的一些数字化值被平均，此平均值贮存于存储器434中的一个数组中。如果传感器440输出一个模拟值，振荡器特征化电路430在平均和贮存此平均值于存储器434中之前，要把读数先进行数字化。如果传感器440输出一个数字值，则振荡器特征化电路430不需要进一步调整信号，只要保存此传感器440平均化的数字式读数即可。组成振荡器特征化电路一部分的1个处理器432实施平均功能。
振荡器特征化电路430也可平均一些由电话收发机410测定和报告的频率误差读数。平均的频率误差读数也贮存在存储器434中的一个数组中。平均的频率误差贮存在与相应的传感器440-442平均读数有关的存储器434地方。用此方法可以编录LO450的工作环境以及相应的频率误差的瞬时状态。只要无线电话400工作在电话方式时，振荡器特征化电路430继续累积新的传感器440读数和相应的频率误差。当无线电话400在GPS方式中工作时，振荡器特征化电路430利用以前保存的传感器440读数和频率误差信息在信号捕获方面帮助GPS接收机420。
为了帮助GPS信号捕获，振荡器特征化电路430读出各传感器440-442值。然后处理器432把当前传感器440-442值与以前一组存储值进行比较。如以前贮存的对应于传感器440-442读数值那样来测得可能的LO450频率误差。如果确切的传感器440-442读数未出现在数组中，处理器就在现有值之间采用插入法，或根据现有值进行外推法。从而振荡器特征化电路430测定可能的LO450频率误差。振荡器特征化电路430然后产生误差信号，施加至LO控制线438，以补偿频率误差。在1个实施例中，误差信号从数字值转换至模拟值，再加至使用过采样的高动态范围Δ-Σ调制器作为数模转换器的LO。振荡器特征化电路430也可另外地在信息总线436上发送频率误差值至GPS接收机420。知道频率误差可使GPS接收机420缩小搜索空间，并只用较少的计算就可获得信号。振荡器特征化电路430另外也可提供两个校正值的组合。振荡器特征化电路430在刚进入GPS方式时，提供给GPS接收机420的是1个频率误差指示，然而，在无线电话400保持在GPS方式同时，通过对LO控制线438提供1个信号可校正任何频率偏移。主动校正LO450频率偏移，可使信号抹去减少至最小限度，信号抹去发生在持续的相关性累积期间，当LO450频率在多个频率小格上偏移时。
使用提供至LO控制线438上信号，在综合了PLL的LO200上可进行LO450频率误差补偿，如图2所示。让我们回到图2，曾提到输出频率244与基准振荡器202输出是成正比的。一旦已知基准振荡器202的VCO增益，就可测定对于基准调节204电压中给定的变化，输出频率244的变化。因此，图4的振荡器特征化电路430可计算驱动综合了PLL的LO200的基准调节204线的电压，以补偿测定的频率误差。
图5示出了无线电话500另1实施例。图5的无线电话500的实施基本上如同图4所示的无线电话400。然而，图5的无线电话500装有发射机520的附加监控措施。工作在如TIA/EIA95-B所规定的1个系统中的无线电话500利用发射机520与基站通信。发射机520装有功率放大器(PA)522，以供给足够的RF功率，保证与基站通讯。然而，PA522不十分有效，消耗功率量却相对较大。PA522的效率相对较低，导致大量功率以热的形式而耗散。PA522大量热耗散对电话收发机510的工作温度起到极大的作用。此外，因为PA522作为1个点热源出现，故在整个无线电话500上会产生热梯度。振荡器特征化电路430利用PA522对无线电话500工作环境的控制。当无线电话500在第1方式工作时，振荡器特征化电路430监控PA522工作。
工作在CDMA通信系统(如TIA/EIA95-B所规定的)的无线电话500不是连续工作的。相反，PA522是循环地接通和断开，以响应于电话收发机510的需要。就无线电话500从活动呼叫转移至等待状态而言，PA522循环时间较长。就工作在脉冲式数据方式中的发射机520而言，此循环时间可能非常短。可以看出，PA522工作循环周期直接影响热耗散和相应地在整个无线电话500上的热梯度。
工作在第1方式的振荡器控制电路430在控制总线524上监控PA522工作。第1方式可能表示电话方式，其中无线电话500与无线系统通信。振荡器特征化电路430通过对预定的采样数的开/关循环周期加以平均，或维持工作中开/关周期平均数，来测定PA522工作循环周期。计算出的PA522工作循环周期贮存在存储器434中。
振荡器特征化电路430在第2方式中可从对PA522监控切换至对PA522的控制。第2方式代表GPS方式，其中无线电话500从GPS卫星获得信号和测定无线电话500的位置。振荡器特征化电路430从存储器434中检出计算好的工作循环周期，并使PA522按循环周期工作。电话收发机510内驱动器PA’s(未示出)在第2方式中是不予工作的，因此发射机520也不会发出任何干扰辐射。通过使PA522如在之前第1方式工作那样相同的循环周期中循环，就可产生稳定的无线电话500工作环境。因此，从第1方式至第2方式的转换并不会使PA522完全不工作，PA522完全不工作会造成无线电话500内热梯度变化。在另1实施例中，振荡器特征化电路430只能使PA522工作，没有工作循环周期。另1实例的优点是实施简单。在第1方式中不需要监控PA522工作循环周期。然而，工作是简单了，却牺牲了环境精度。在第2方式中，只是使PA522工作，则容易造成不同于第1方式中的工作环境。在第1方式中，PA522是空闲的，在变化至第2方式时使PA522工作，这实际上是使无线电话500的工作环境的变化达到最大限度。
在另1实施例中，其中PA522除了周期循环地工作，还结合多种工作方式，振荡器特征化电路430在第1方式时监控PA522工作方式，并在第2方式时，重建该工作方式。
图6A和6B示出LO特征化过程的方块图。参照图6A，此过程开始于方块602。方块602代表由控制处理器起始LO特征化过程。一旦过程开始，例行程序就进入接收外部频率源的方块604。外部频率源可输入至接收机或通过空中被接收，如图4和图5的接收机所述。外部频率源用作为方块606中频率基准，以计算LO频率误差。其中CDMA导频信号用作为外部频率源，CDMA接收机测定LO频率误差。例行程序进入方块608，把方块606中测定的频率误差值加以贮存。然后，例行程序进入判决方块610，以测定预定的频率误差采样数j是否已保存。预定数j代表平均的频率误差采样个数。此数可以低至1和高至实施设备中硬件和计时等约束条件可容许的数。如果j个采样尚未保存，则例行程序回到604，以取得附加采样。一旦预定的采样个数j已保存，例行程序进入方块620，在此j个频率误差采样得以平均。在另1实施例中，可计算出频率误差的移动平均数。移动平均的优点是在非常长的时间周期内可特征化LO频率，缺点是移动平均不能很快地响应造成LO频率误差的工作环境的变化。
一旦采样已得以平均，例行程度进入方块622，在此把平均频率误差保存在存储器中。在平均的频率误差保存后，例行程序进入点630。点630并不代表例行程序的功能。而是此点只用来联结图6A至图6B。例行程序在图6B中继续进行，而后例行程序进入方块640。在此，接收到传感器读数。至少要求1个传感器读数，传感器读数的上限受到实施装置中现有的硬件和处理能力的限制。PA工作是受监控的参数之一。监控PA工作不需要传感器，而是PA工作线需加以监控。在方块642中，传感器读数各自地保存在存储器中。例行程序进入判决方块650，以测定来自各传感器的第2个预定的采样个数K是否已保存。如果尚未获得和保存第2个预定的传感器读数数目K，例行程序回到640，以获得进一步采样。一旦第2个传感器采样预定数目K已得到，并保存的话，例行程序进入660，在此，各传感器读数在以前保存的K个值上加以平均。就待平均的频率误差采样个数而言，由设计者选择待平均的传感器读数的数目。平均PA活动采样数就可估计在平均期间的PA工作循环。最好是维持PA工作的运行平均，就可在各采样后不断更新工作循环。在方块662中，平均的传感器读数保存在存储器中。到此为止，LO特征化过程是完成了，例行程序可能结束，也可以通过环路返回至点603，继续特征化LO，如图6B所示。
图7示出在至少1个LO特征化例行程序的循环中工作一次的LO补偿例行程序方块图。例行程序开始于方块702。此开始表示可实施GPS接收机和电话收发机的无线电话中的GPS方式的启动。另1种可能是此开始代表LO特征化例行程序的1个环路结束，在此LO特征化过程继续时，也继续出现LO补偿。
例行程序进入方块704，读此传感器值。这些传感器读数代表最近的传感器读数。然后例行程序进入判决方块710，在此传感器值与以前贮存的传感器值进行比较。如果传感器读数匹配已存在于特征化数组中的值，例行程序进入方块730，在数组中查找对应于保存的传感器值的频率误差。然而，如果传感器值尚未存在于LO特征化数组中，例行程序进入方块720，在此通过内插或外插此保存的传感器读数，来与最近的传感器读数相匹配，并因此估计LO频率误差，从而计算频率误差。例行程序从方块720或730进入方块740，在此根据估计的频率误差计算合适的LO校正值。通过从LO特征化数组中确定频率误差并在了解有关LO控制线信号至输出频率的转换函数基础上计算LO控制信号，可以计算LO校正值。在LO控制线是为VCO的1个电压控制信号时，通过VCO增益测定转移函数。一旦LO校正值测定后，例行程序进入方块742，在此，例行程序把LO校正值加至LO。另一种方法是，即除了施加校正值外，例行程序可向GPS接收机报告数据。此数据可由测定的LO频率误差和任何加至LO的任何校正值组成。然后，例行程序进入750，在此，从存储器中检出计算的PA工作循环周期。之后，例行程序进入方块752，使PA按计算的工作循环周期工作。然后例行程序返回至块704，根据新的传感器读数来更新LO校正值。GPS接收机使用此信息和得到补偿的LO，能很快地有效地获得信号。
本文提供的最佳实施例的上述说明能使本行业专业人员制作和使用本发明。显然对本行业专业人员来说，对这些实例还可方便地作出许多改进，在不采用本发明本领的情况下，本发明规定的普通原理也可应用至其他实施例。因此，本发明不想局限于这里所示的实施例，而是应符合与本文揭示的原则和新的特征相一致的最宽范围。
权利要求
1.一种补偿本机振荡器(LO)频率误差的装置包括LO；耦合至LO的接收机，用来接收外部频率源和根据外部频率源计算LO频率误差；功率放大器(PA)；最少一个传感器用来监控至少一个对LO频率误差起作用的可变参数；和振荡器特征化电路用来接收计算好的LO频率误差和来自最少一个传感器的读数和监控PA活动；其特征在于振荡器特征化电路根据PA活动、计算好的LO频率误差和来自最少一个传感器的读数产生一个补偿信号。
2.按照权利要求1的装置，其特征在于振荡器特征化电路在第一方式中计算PA工作循环周期和在第二方式中根据计算的PA工作循环周期控制PA活动。
3.按照权利要求1的装置，其特征在于工作在第一方式的振荡器特征化电路把来自最少一个传感器的读数、计算的PA工作循环周期和计算的LO频率误差都存储于存储装置中，工作在第二方式的振荡器特征化电路产生补偿信号。
4.按照权利要求3的装置，其特征在于振荡器特征化电路通过把来自最少一个传感器的最新一组读数与存储在存储装置中的读数进行比较产生补偿信号，和根据存在存储装置中相应的计算的LO频率误差产生补偿信号。
5.按照权利要求3的装置，其特征在于振荡器特征化电路在第二方式中根据计算的PA工作循环周期使PA工作。
6.按照权利要求1的装置，其特征在于接收机是无线电话接收机。
7.按照权利要求6的装置，其特征在于无线电话接收机适于接收码分多址(CDMA)信号。
8.按照权利要求7的装置，其特征在于外部频率源是CDMA导频信号。
9.按照权利要求8的装置，其特征在于工作在第一方式的振荡器特征化电路把来自最少一个传感器的读数、计算的PA工作循环周期和计算的LO频率误差等存储在存储装置中，工作在第二方式的振荡器特征化电路产生补偿信号并使PA按照计算的PA工作循环周期进行工作。
10.按照权利要求9的装置，其特征在于振荡器特征化电路把补偿信号加至LO来校正LO频率误差。
11.按照权利要求9的装置，其特征在于第一方式是无线电话方式。
12.按照权利要求11的装置，其特征在于第二方式是全球定位系统(GPS)方式。
13.按照权利要求9的装置，其特征在于最少1个传感器包括温度传感器。
14.一种补偿本机振荡器(LO)频率误差的方法包括在第一方式中监控最少一个传感器的读数；监控LO频率误差。在第一方式中监控功率放大器(PA)活动；根据在第一方式中监控的最少一个传感器的读数和LO频率误差，在第二方式中补偿估计的LO频率误差。
15.按照权利要求14的方法，其特征在于监控LO频率误差的步骤包括接收外部频率源；和通过把外部频率源和LO频率相比较，产生LO频率误差。
16.按照权利要求14的方法进一步包括在第一方式中计算PA工作循环周期；和在第2方式中按照计算的PA工作循环周期控制PA。
17.按照权利要求16的方法，其特征在于补偿步骤包括接收一组来自最少一个传感器的最近读数；利用来自最少一个传感器的一组最近读数和来自最少一个传感器的在第二方式接收到的读数，产生估计的LO频率误差；从估计的LO频率误差产生LO校正信号，和施加LO校正信号来补偿LO。
18.按照权利要求14的方法，其特征在于外部频率源是码分多址(CDMA)导频信号。
19.按照权利要求18的方法，其特征在于最少一个传感器包括温度传感器。
20.按照权利要求14的方法，其特征在于第二方式是全球定位系统(GPS)方式。
全文摘要
通过特征化振荡器工作环境，把振荡器频率误差减少至最小限度。一种电子装置监控可确定的对内部频率源的频率精度有影响的参数。温度是已知的对内部频率源频率有影响的一个参数，对装置温度起主要作用的是RF功率放大器(PA)。此电子装置采集和贮存PA活动电平。计算预定的时限内有效的PA工作循环周期。当要求LO工作于高稳定方式时，通过使PA按经计算的工作循环周期工作来稳定LO工作环境。
文档编号H03L7/06GK1529939SQ01812315
公开日2004年9月15日 申请日期2001年5月8日 优先权日2000年5月9日
发明者C·派屈克, S·G·尤尼斯, C 派屈克, 尤尼斯 申请人:高通股份有限公司