专利名称：嵌套数字△-∑调制器的制作方法
技术领域：
本公开涉及使用频率合成器合成射频以输出期望的频率。
背景技术：
无线通信器件通过以特定射频发送和接收信息来进行通信。这些特定射频可以是通信信道，就像收音机上的频道。为了在收音机上接收特定电台，调谐到该电台广播的无线电频率是重要的。如果不正好调谐到无线电台正在广播的正确频率上，则收音机有可能接收到噪声或不那么清楚的信号。无线通信器件通常使用频率合成器来设置通信信道的频率。就像上面的收音机的例子，对于可靠和有效的无线通信而言，正确和精确地产生特定射频是重要的。为了生成特定的射频，频率合成器常需要使用参考频率来产生所需频率。在不使频率合成器的设计变得非常复杂的情况下，很难产生精确的频率合成器。
发明内容
本公开在一些实施例中提供了用于射频合成器方法和系统，以在大射频范围上生成精确的频率。射频合成器可以提供高分辨率的频率生成并且仍然在射频范围提供精确的频率。在一些实施例中，分数N合成器系统可用于从参考频率生成输出频率的信号，其中所述输出频率是使用第一模量和第二模量生成的，第一模量和第二模量用于确保输出频率可以设置到准确值。在某些实施例中，射频合成器使用可编程第二模量Μ2(其可以是也可以不是2的幂次方)来定义fv。。= (N0+ (WM2) /M1) fPD。在这种情况下分辨率由乘积M1XM2确定，而非由M1单独确定。利用适当选择的仏和乂，可以准确地设置输出频率fvco的期望实际值。在一些实施例中，提供一种分数N频率合成器，其允许准确设置频率fv。。并且维持二的幂次方模量分频器的杂散(spur)性能。此外，通过仔细选择第一 DDSM和第二 DDSM的钟控频率可以提高嵌套分数N频率合成器的频谱性能。
根据下面参照附图对本发明的实施例的描述，将更清楚地理解本发明，实施例仅以示例方式给出，附图中:图1示出分数N频率合成器的框图；图2示出分数N频率合成器中的分频器控制器；图3示出用于分数N频率合成器的Mash1-1-1ddsM1架构的实现；图4示出根据一实施例的分数N频率合成器的框图；图5示出两级嵌套分数N频率合成器中的分频器控制器，说明了其架构；图6示出根据一实施例具有模量M1的DDSM1和具有模量M2的DDSM2的实现；图7示出根据一些实施例在两级嵌套分数N频率合成器的分频器控制中的频谱成分Ytl;以及图8示出在硅中实现的图4至6的两模量嵌套结构所获得的结果。
具体实施例方式本公开提供根据一些实施例的用于射频合成器的方法和系统，以在大射频范围上生成精确的频率。通常，对于射频合成器而言，在频率合成器的分辨率和范围之间存在权衡。它类似于选择测量尺度来测量东西的情况。虽然尺子可能擅长测量小物品，例如纸夹，但是对于测量大房间的尺寸而言并不理想。尺子的范围会受到事先选择的其固有分辨率所限制。同样，射频合成器难以在生成精确频率的同时还覆盖频率范围中的诸多频率。这是因为射频合成器使用参考频率，参考频率被缩放以提供输出频率。一般来说，过去解决分辨率和范围问题的努力都终结于复杂的系统和/或性能问题。最广泛使用的类型被称为分数N合成器，其输出频率由fv。。= (^+N1ZM1) fPD定义，其中fPD是非常精确的频率，通常由晶体振荡器定义，Nc^N1和M1是整数。M1称为模量，并且确定频率分辨率fMS = fPD/M10fPD通常是IOHz的倍数，M1是2的幂次方。对于许多所需的fv。。实际值，不可能准确地设置fv。。，因为在2的幂次方除以十的倍数时必然有余数。分数N频率合成器产生是精准参考频率的有理数倍的频率fv。。。fvco的精度取决于模量，出于执行速度和容易度的原因，模量通常是2的幂次方。当模量是2的幂次方时，fvco有固有误差并且不能被准确地设置；这是一个问题。在整数N频率合成器中，输出和参考频率之间的关系是
fyco — N0fpD ；其中Nci是正整数。最小频率步长由下式定义。fres = fPD在需要信道间隔fcs的系统中，可以设置fcs = fPD。为了衰减鉴相器输出端的参考杂散(在频率fPD处)，环路滤波器需要远小于fPD的带宽(通常是fPD的十分之一或更甚)。这有两个重要后果:I)环路的瞬态响应较慢，以及2)环路滤波器中的储能元件实体上是大的。一种改善的解决方案是所谓的分数N频率合成器；这具有更大的环路带宽，导致更快的瞬态响应和更小的环路滤波器。整数N合成器具有固定的分频比N。相比之下，在分数N频率合成器中，分频比以频率fs更新，如图1和2所示。分频比的该即时值由分频器控制器确定。分频器控制器的典型实现包含具有输AN1、模量M1和输出Y1的数字Λ - Σ (Delta-Sigma)调制器(DDSM)以及求和元件。DDSM由分频器的输出以频率fs钟控。选择N1和M1使得Y1的平均值是N1/M10输出和参考频率之间的关系是
权利要求
1.一种分数N合成器，其生成输出频率信号，该分数N合成器包括: 输入，其接收参考频率，该参考频率被改变以生成所述输出频率信号； 分频器控制器，其使用第一模量和第二模量来确定分频比以减小该输出频率信号中的余数误差；以及 输出，其输出所述输出频率信号。
2.如权利要求1所述的分数N合成器，其中，该第一模量包括设置为2的幂本方的值。
3.如权利要求1所述的分数N合成器，其中，该第一模量与第一调制器相关联，该第一调制器被钟控从而以第一时钟频率运行，该第二模量与第二调制器相关联，该第二调制器被钟控从而以第二时钟频率运行。
4.如权利要求3所述的分数N合成器，其中，该第二时钟频率设置为以比该第一时钟频率更低的频率运行。
5.如权利要求1所述的分数N合成器，其中，该第二模量是可编程的，且该第二模量被嵌套在该第一模量内。
6.如权利要求1所述的分数N合成器，其中，该第一模量与数字Λ-Σ调制器相关联，该第二模量与嵌套数字Λ - Σ调制器相关联。
7.如权利要求1所述的分数N合成器，其中，该输出频率和该参考频率之间的关系由以下方程式确定:
8.如权利要求1所述的分数N合成器，其中，该第一模量与第一调制器相关联，该第二模量与第二调制器相关联，该第二调制器的输出通过与该第一调制器相关联的传递函数被加权。
9.一种在分数N频率合成器中产生输出频率信号的方法，包括如下步骤: 在该分数N频率合成器处接收参考频率； 使用第一模量和第二模量确定该分数N频率合成器中的分频比以减小该输出频率信号中的余数误差；以及 从该分数N频率合成器输出该输出频率信号。
10.如权利要求9所述的方法，还包括:以该第一模量的值操作第一调制器，以及以该第二模量的值操作第二调制器。
11.如权利要求10所述的方法，还包括:钟控该第一调制器从而以比该第二调制器更闻的频率运行。
12.如权利要求9所述的方法，还包括:改变该第二模量的值以减小该输出频率信号中的余数误差。
13.如权利要求9所述的方法，其中，该第一模量与数字Λ-Σ调制器相关联，该第二模量与嵌套数字Λ-Σ调制器相关联。
14.如权利要求10所述的方法，包括通过与该第一模量相关联的传递函数对该第二调制器的输出进行加权的步骤。
15.一种分频器控制器，用于在嵌套分数N频率合成器中使用，所述控制器适用于从参考频率产生输出频率的信号，其中，所述输出频率利用第一模量和第二模量产生，所述第一模量和第二模量配置为确保所述 输出频率能设置到准确值。
全文摘要
提供了嵌套数学Δ-∑调制器。一种系统和方法，其提供在大射频范围上产生精准频率的射频合成器。该射频合成器可提供高分辨率的频率生成且仍在射频范围上提供精准的频率。精度和分辨率且同时维持大的操作范围来自于频率合成器产生作为多个模量的乘积的频率的能力。例如，可以利用第一模量和第二模量从参考频率产生频率。多个模量可以利用分数N频率合成器中的嵌套数字Δ-∑调制器实现。
文档编号H03M3/00GK103178857SQ201210598990
公开日2013年6月26日 申请日期2012年12月17日 优先权日2011年12月16日
发明者M·P·肯尼迪 申请人:科克大学学院