锁相环和射频通信装置的制作方法

本申请实施例涉及电子电路，尤其涉及一种锁相环和射频通信装置。

背景技术：

1、射频收发机广泛应用于无线通信领域。射频收发机包括用于发送数据的发射机和用于接收数据的接收机。接收机通过天线接收射频信号，对接收到的射频信号进行放大并用本地振荡信号进行变频。本地振荡信号通常由频率合成器产生。随着无线通信的发展，期待低噪声的频率合成器和射频收发机。

技术实现思路

1、本申请提供一种锁相环和射频通信装置。

2、第一方面，提供一种锁相环。锁相环包括：压控振荡器，所述压控振荡器用于产生第一时钟信号；以及第一环路和第二环路。其中，所述第一环路包括：第一分频器，所述第一分频器具有第一分频比，所述第一分频器用于根据所述第一时钟信号产生第一反馈信号；第一鉴频鉴相器，用于根据第一输入信号和所述第一反馈信号的相位差异产生第一控制信号；第一电荷泵，根据所述第一控制信号生成第一电流信号；以及第一滤波器，所述第一滤波器连接所述第一电荷泵和所述压控振荡器的控制端。所述第二环路包括：第二分频器，所述第二分频器具有第二分频比，所述第二分频比小于所述第一分频比，所述第二分频器用于根据所述第一时钟信号产生第二反馈信号；第二鉴频鉴相器，用于根据第二输入信号和所述第二反馈信号的相位差异产生第二控制信号；第二电荷泵，根据所述第二控制信号生成第二电流信号；以及第二滤波器，所述第二滤波器连接所述第二电荷泵和所述压控振荡器的控制端。其中，所述第一环路的带宽小于所述第二环路的带宽。

3、在一种可能的实现方式中，所述第一滤波器的阶数大于所述第二滤波器的阶数。

4、在一种可能的实现方式中，所述第一环路还包括第三分频器，所述第二环路还包括倍频器；所述第三分频器对参考信号进行分频得到所述第一输入信号；所述倍频器对所述参考信号进行倍频得到所述第二输入信号；所述参考信号由晶体振荡器提供。

5、在一种可能的实现方式中，所述压控振荡器为差分环形振荡器；所述差分环形振荡器包括n级差分放大器，n为大于等于4的偶数；第(i+1)级差分放大器的同相输入端连接第i级差分放大器的反相输出端，所述第(i+1)级差分放大器的反相输入端连接所述第i级差分放大器的同相输出端，1≤i≤n-1，第n级差分放大器的同相输出端连接第1级差分放大器的同相输入端，所述第n级差分放大器的反相输出端连接所述第1级差分放大器的反相输入端；所述第一时钟信号为所述n级差分放大器中的一级差分放大器的同相输出端或者反相输出端的输出信号。

6、在一种可能的实现方式中，所述第一滤波器包括：第一节点、第二节点、第一电容、第二电容和第一电阻，所述第一电阻设置在所述第一节点和所述第二节点之间，所述第一电容设置在所述第二节点和地之间，所述第二电容设置在所述第一节点和地之间，所述第一电荷泵的输出端连接所述第一节点，所述第二滤波器包括所述第一电容，所述第二电荷泵的输出端连接所述第二节点，所述第一节点连接所述压控振荡器的控制端。

7、在一种可能的实现方式中，所述第一滤波器的电容数量大于所述第二滤波器的电容数量，所述第二滤波器的电容是所述第一滤波器的电容的子集。

8、在一种可能的实现方式中，所述第一滤波器的带宽小于所述第二滤波器的带宽。

9、第二方面，提供一种锁相环。所述锁相环包括：压控振荡器，所述压控振荡器用于产生第一时钟信号；以及第一环路和第二环路。所述第一环路包括：第一分频器，所述第一分频器具有第一分频比，所述第一分频器用于根据所述第一时钟信号产生第一反馈信号；第一鉴相器，用于根据第一输入信号和所述第一反馈信号的相位差异产生第一控制信号；以及第一滤波器，所述第一滤波器连接所述第一鉴相器和所述压控振荡器的控制端。所述第二环路包括：第二分频器，所述第二分频器具有第二分频比，所述第二分频比小于所述第一分频比，所述第二分频器用于根据所述第一时钟信号产生第二反馈信号；第二鉴相器，用于根据第二输入信号和所述第二反馈信号的相位差异产生第二控制信号；以及第二滤波器，所述第二滤波器连接所述第二鉴相器和所述压控振荡器的控制端。所述第一环路的带宽小于所述第二环路的带宽。

10、在一种可能的实现方式中，所述第一滤波器的带宽小于所述第二滤波器的带宽；所述第一滤波器的阶数大于所述第二滤波器的阶数；所述第一滤波器的电容数量大于所述第二滤波器的电容数量，所述第二滤波器的电容是所述第一滤波器的电容的子集。

11、在一种可能的实现方式中，所述第一输入信号和所述第二输入信号基于参考信号产生，所述第一输入信号是参考信号的分频信号，所述第二输入信号是所述参考信号的倍频信号；所述参考信号由晶体振荡器提供。

12、第二方面，提供一种射频通信装置。射频通信装置包括：混频器和第一方面或第二方面的锁相环。其中，所述混频器基于本振信号对射频信号进行调制，所述本振信号根据从所述锁相环获得的所述第一时钟信号产生。

13、在一种可能的实现方式中，所述混频器为下变频混频器，所述本振信号包括四个占空比为25％的时钟信号，所述四个占空比为25％的时钟信号的相位差为90度；所述本振信号根据从所述锁相环获得的一对频率相同、相位差为90度的所述第一时钟信号产生。

14、在一种可能的实现方式中，射频通信装置还包括低通滤波器、可变增益放大器和模数转换器，其中，所述低通滤波器的输入端端连接所述混频器的输出端，所述可变增益放大器的输入端连接所述低通滤波器的输出端，所述模数转换器的输入端连接所述可变增益放大器的输出端。其中，所述模数转换器的采样时钟根据所述第一时钟信号产生。

15、本申请实施例的锁相环具有双反馈环路。第一环路包括：第一分频器、第一鉴相鉴频器、第一电荷泵和第一滤波器，第二环路包括：第二分频器、第二鉴相鉴频器、第二电荷泵和第二滤波器。第一滤波器和第二滤波器都连接压控振荡器的控制端。第一环路的带宽小于第二环路的带宽，因此，第二环路的响应速度快，第二环路先于第一环路锁定。第二分频器的分频比小于第一分频器的分频比，因此，第二环路的参考杂散进入第一时钟信号的倍数小，第二环路中的参考杂散小，减小了抖动的积累和噪声。先锁定的第二环路产生的频率相同，抖动小，噪声小的信号源注入第一环路，校准第一环路，使第一环路产生高质量时钟信号。

技术特征：

1.一种锁相环，其特征在于，所述锁相环包括：

2.根据权利要求1所述的锁相环，其特征在于，所述第一滤波器的阶数大于所述第二滤波器的阶数。

3.根据权利要求1所述的锁相环，其特征在于，所述第一环路还包括第三分频器，所述第二环路还包括倍频器；所述第三分频器对参考信号进行分频得到所述第一输入信号；所述倍频器对所述参考信号进行倍频得到所述第二输入信号；所述参考信号由晶体振荡器提供。

4.根据权利要求1所述的锁相环，其特征在于，所述压控振荡器为差分环形振荡器；所述差分环形振荡器包括n级差分放大器，n为大于等于4的偶数；第(i+1)级差分放大器的同相输入端连接第i级差分放大器的反相输出端，所述第(i+1)级差分放大器的反相输入端连接所述第i级差分放大器的同相输出端，1≤i≤n-1，第n级差分放大器的同相输出端连接第1级差分放大器的同相输入端，所述第n级差分放大器的反相输出端连接所述第1级差分放大器的反相输入端；所述第一时钟信号为所述n级差分放大器中的一级差分放大器的同相输出端或者反相输出端的输出信号。

5.根据权利要求1所述的锁相环，其特征在于，所述第一滤波器包括：第一节点、第二节点、第一电容、第二电容和第一电阻，所述第一电阻设置在所述第一节点和所述第二节点之间，所述第一电容设置在所述第二节点和地之间，所述第二电容设置在所述第一节点和地之间，所述第一电荷泵的输出端连接所述第一节点，所述第二滤波器包括所述第一电容，所述第二电荷泵的输出端连接所述第二节点，所述第一节点连接所述压控振荡器的控制端。

6.根据权利要求1所述的锁相环，其特征在于，所述第一滤波器的电容数量大于所述第二滤波器的电容数量，所述第二滤波器的电容是所述第一滤波器的电容的子集。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的锁相环，其特征在于，所述第一滤波器的带宽小于所述第二滤波器的带宽。

8.一种锁相环，其特征在于，所述锁相环包括：

9.根据权利要求8所述的锁相环，其特征在于，所述第一滤波器的带宽小于所述第二滤波器的带宽；

10.根据权利要求8或9所述的锁相环，其特征在于，所述第一输入信号和所述第二输入信号基于参考信号产生，所述第一输入信号是参考信号的分频信号，所述第二输入信号是所述参考信号的倍频信号；所述参考信号由晶体振荡器提供。

11.一种射频通信装置，其特征在于，包括：混频器和根据权利要求1-10任一项所述的锁相环，其中，所述混频器基于本振信号对射频信号进行调制，所述本振信号根据从所述锁相环获得的所述第一时钟信号产生。

12.根据权利要求11所述的射频通信装置，其特征在于，所述混频器为下变频混频器，所述本振信号包括四个占空比为25％的时钟信号，所述四个占空比为25％的时钟信号的相位差为90度；所述本振信号根据从所述锁相环获得的一对频率相同、相位差为90度的所述第一时钟信号产生。

13.根据权利要求11或12所述的射频通信装置，其特征在于，还包括：低通滤波器、可变增益放大器和模数转换器，其中，所述低通滤波器的输入端端连接所述混频器的输出端，所述可变增益放大器的输入端连接所述低通滤波器的输出端，所述模数转换器的输入端连接所述可变增益放大器的输出端，所述模数转换器的采样时钟根据所述第一时钟信号产生。

技术总结
本申请提供一种锁相环和射频通信装置。锁相环包括：压控振荡器、以及第一环路和第二环路。压控振荡器根据电压控制信号产生第一时钟信号。第一环路和第二环路共同调节电压控制信号。第一环路的带宽小于第二环路的带宽，因此第二环路先于第一环路锁定。第二环路的分频比小于第一环路的分频比，因此第二环路中的参考杂散小，减小了噪声。第二环路在第一环路注入抖动小的同频源，降低了第一时钟信号的噪声。第一环路的高频噪声抑制性能好，是锁相环稳定后的主环路。射频通信装置中的本振时钟根据第一时钟信号产生。射频通信装置具有更低的功耗。

技术研发人员：易律凡,李钰莹
受保护的技术使用者：深圳市汇顶科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13