专利名称：信号产生装置及其相关方法
技术领域：
本发明涉及一种信号产生装置，尤指一种具有闭环路调制补偿机制并以锁相回路作为基础的传输机(phase-locked loop based transmitter)及其相关方 法，其中该调制补偿机制依据信号产生装置的压控振荡器(voltage controlled oscillator)的输入电压来校正补偿滤波器(compensationfilter)。
背景技术：
请参阅图1，其是显示现有技术中非整数三角积分调制锁相环传输机 (Sigma-delta fractional N phase locked loop transmitter) 10的示意图。如图所不， 非整数三角积分调制锁相环传输机IO包含有锁相环电路11、三角积分调制 器12、频道选择器(channel selector"3、传输滤波器(transmit filter)14以及补 偿滤波器15。锁相环电路11包含有相位/频率检测器(phase/frequency detector)lla、电荷泵(charge pump)电路llb、环路滤波器llc、压控振荡器 lid以及除频器lle。若非整数三角积分调制锁相环传输机10的传送信号是 高斯最小频移键控(Gaussian Minimum Shift Keying, GMSK)信号SGMSK， 则传输滤波器14即是高斯滤波器(Gaussian filter)。另外，当锁相环电路11 的频率响应类似于低通滤波器的频率响应时，则补偿滤波器15是用来在基频 数据Sb被三角积分调制器12调制之前对基频数据Sb进行补偿。锁相环电 路ll利用参考频率Sr来合成所需要的频率以传送基频数据Sb。此外，在多 频带系统中，锁相环电路ll需要产生不同的频带，而频道选择器13则是用 来选择所需要的频带。因此，经由改变除频器lle的除频因子，锁相环电路 ll可产生不同的频带。然而，锁相环电路ll的回路频宽对于锁相环电路ll 的转换函数的参数变化相当敏感，因此有必要提供一种有效机制来校正非整 数三角积分调制锁相环传输机10的环路频宽。相关技术的详细说明可参考美国专利号为7103337、 7068112、 6724265以及6806780的专利说明书。 发明内容本发明提供一种依据输入信号产生合成信号的信号产生装置及其相关方 法，以达到通过信号产生装置中压控振荡器的输入电压校正补偿滤波器的目 的。依据本发明的一实施例，揭露一种信号产生装置。该信号产生装置依据 输入信号来产生合成信号，其中该信号产生装置包含有锁相环装置、检测装 置、滤波装置与调制装置。该锁相环装置包含有相位检测器、电荷泵电路、 滤波器、压控振荡器与除频器。相位检测器耦接至参考振荡信号并依据参考 振荡信号与反馈信号产生检测信号。电荷泵电路耦接至相位检测器并依据检 测信号产生控制信号。滤波器耦接至电荷泵电路并对控制信号进行滤波以产 生参考信号。压控振荡器耦接至滤波器并依据参考信号来产生合成信号。除 频器耦接至压控振荡器并依据除频因子对合成信号进行除频以产生反馈信 号。检测装置耦接至滤波器并检测参考信号以产生校正信号。滤波装置耦接 至检测装置并对输入信号进行滤波以及依据校正信号来校准输入信号以产生 滤波后输入信号。该调制装置包含有调制器与第一开关，其中调制器耦接至 滤波装置与除频器，其用来在正常操作模式中调制滤波后输入信号并在校正 模式中依据第一参数设定或第二参数设定来设定除频因子。第一开关耦接至 调制器并分别输入第一参数设定或第二参数设定至调制器。依据本发明另一实施例，揭露一种信号产生方法。该信号产生方法依据 输入信号产生合成信号。该信号产生方法包含有使用锁相环装置来产生合 成信号，其中锁相环装置包含有耦接至参考振荡信号的相位检测器，用来依 据参考振荡信号与反馈信号以产生检测信号；耦接至相位检测器并依据检测 信号产生控制信号的电荷泵电路；耦接至电荷泵电路并对控制信号进行滤波 以产生参考信号的滤波器；耦接至滤波器并依据参考信号产生合成信号的压 控振荡器以及耦接至压控振荡器并依据除频因子对合成信号进行除频以产生反馈信号的除频器。以及检测该参考信号以产生校正信号。对输入信号进行 滤波并依据校正信号来校准输入信号以产生滤波后输入信号。以及在正常操 作模式中调制滤波后输入信号并在校正模式中依据第一参数设定或第二参数 设定来设定除频因子。实施本发明提供的具有闭环路调制补偿机制并以锁相环作基础的传输 机，能够校正非整数三角积分调制锁相环传输机的回路频宽，进一步满足实 作上的需求。
图1是显示现有技术中非整数三角积分调制锁相环传输机的示意图。 图2是显示本发明一实施例信号产生装置的示意图。图3是显示图2所示的信号产生装置所执行信号产生方法的流程图。
具体实施方式
在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定的组件。所属领 域中具有通常知识者应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同样 的组件。本说明书及权利有要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式， 而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及后续的请求 项当中所提及的"包含"是为一开放式的用语，故应解释成"包含但不限定 于"。另外，"耦接" 一词在此包含任何直接及间接的电气连接方式。因此， 若文中描述第一装置耦接于第二装置，则代表第一装置可直接电气连接于该 第二装置，或通过其它装置或连接方式间接地电气连接至第二装置。请参阅图2，图2是显示本发明一实施例信号产生装置100的示意图。 信号产生装置100依据输入信号Sb^产生合成信号F，，而信号产生装置100 包含有锁相环装置102、检测装置104、滤波装置106与调制装置108。请注 意，本技术领域内技术人员应可了解到，信号产生装置100可以用具有适应 性补偿滤波器(adaptive compensation filter,即，滤波装置106)的非整数锁相环合成器(fractionalNPLL synthesizer)来实现。锁相环装置102包含有相位检 测器102a、电荷泵电路102b、滤波器102c、压控振荡器102d与除频器102e。 其中相位检测器102a耦接至参考振荡信号F^并依据参考振荡信号Fref 与反馈信号Fft来产生检测信号Sd，而电荷泵电路102b耦接至相位检测器 102a并依据检测信号Sd来产生控制信号Se，滤波器102c耦接至电荷泵电路 102b并对控制信号Se进行滤波以产生参考信号&，压控振荡器102d则耦接 至滤波器102c并依据控制信号Se来产生合成信号Fve。，以及除频器102e耦 接至压控振荡器102d、调制装置108与相位检测器102a，除频器102e依据 除频因子(dividing factor)N来对合成信号F，进行除频并输出反馈信号Fft至 相位检测器102a。此外，检测装置104耦接至滤波器102c，用来检测参考信号&以产生校 正信号Seab，而滤波装置106耦接至检测装置104,并用来对输入信号Sbase 进行滤波以及依据校正信号S^来校准输入信号Sbase以产生滤波后输入信号 Sf。另外，调制装置108包含有调制器108a与第一开关108b，其中调制器 108a耦接至滤波装置106与除频器102e，用来在正常操作模式中调制滤波后 输入信号Sf，而在校正模式中，则依据第一参数设定Chi或第二参数设定 Ch2来设定除频因子N。其中第一参数设定与第二参数设定均对应于压控振 荡器102d的子频带(sub-band)。第一开关108b耦接至调制器108a，其用来选择性输入第一参数设定Chi 或第二参数设定Ch2至调制器108a。检测装置104包含有检测器104a、缓 存单元104b与计算单元104c，其中检测器104a耦接至滤波器102c并检测 第一信号Sn与第二信号Sr2来产生第一检测数据V〗与第二检测数据V2，其 中第一信号Sd与第二信号S。是分别对应于第一参数设定Chi与第二参数设 定Ch2。而缓存单元104b耦接至检测器104a，其用来缓存第一检测数据V! 与第二检测数据V2。以及计算单元104c耦接至缓存单元104b，用来处理第 一检测数据V,与第二检测数据V2以产生校正信号Seab。请继续参阅图2。本实施例中，检测器104a包含模数转换器，此模数转 换器耦接至滤波器102c并用来分别将第一信号与第二信号S^转换为第一 检测数据V,与第二检测数据V2。而缓存单元104b则包含有第一缓存器1041 、 第二缓存器1042与第二开关1043，其中第一缓存器1041用来缓存第一检测 数据V,，而第二缓存器1042用来缓存第二检测数据V2;以及第二开关1043 选择性地耦接至第一缓存器1041与第二缓存器1042以将模数转换器(即检测 器104a)的输出端点M2耦接至第一缓存器1041或第二缓存器1042。计算单 元104c计算第一检测数据V,与第二检测数据V2之间的电压差量AV'来产生 校正信号Seab。滤波装置106包含有传输滤波器106a与补偿滤波器106b，其 中传输滤波器106a对输入信号S^e进行滤波以产生预定信号(即传输滤波器 106a是脉冲成形滤波器(pulse shaping filter)),而补偿滤波器106b耦接至传输 滤波器106a，用来接收该预定信号并依据校正信号Seab来补偿该预定信号。 请注意到，在本实施例中，传输滤波器106a与补偿滤波器106b均为数字式 滤波器。而如本技术领域中技术人员所了解，锁相环装置102的转换函数T(s)可 利用下列等式(l)来加以表示T(s)=(N Kv Icp H(s))/(N s+Kv Icp H(s)), 等式(l) 其中N代表除频器102e的除频因子，Kv表示压控振荡器102d的灵敏度， 而Iep是指电荷泵电路102b的充放电电流，以及H(s)表示滤波器102c的转换 函数。当制造信号产生装置100时，锁相环装置102的转换函数T(s)可能会 偏离预定转换函数To(s)而变成新的转换函数T'(s)，而转换函数T"s)与T'(s) 可分别利用下列等式加以表示T0(s)=(N Kvo Iep。
Ho(s))/(N s+KvQ Icpo Ho(s)) 等式(2) T，(s)=(N Kv， V H，(s))/(N s+Kv， Icp， H，(s)) 等式(3) 请注意到，在本实施例中，本发明着重于校正压控振荡器102d的灵敏度 Kv，换而言之，是以假设电荷泵电路102b的充放电电流Iep'以及滤波器102c的转换函数H'(S)均已校正为前提。依据本发明的实施例，为了将除频器102e的除频因子N设定为Np第 一开关108b首先会将第一参数设定Chl耦接至调制器108a;接着检测器 104a(即模数转换器)会检测压控振荡器102d输入端Ml上的第一信号Srl。请 注意到，本技术领域中技术人员应可了解到输入端M1上的第一信号&是模 拟电压，而模数转换器将第一信号&的模拟电压转换为第一检测数据V,的 数字信号，同时，第二开关1043会耦接至第一缓存器1041以将第一检测数 据V,缓存至第一缓存器1041，然后，第一开关108b会将第二参数设定Ch2 耦接至调制器108a以将除频器102e的除频因子N设定为N"检测器104a(即 模数转换器)检测压控振荡器102d的输入端Ml上的第二信号Sr2，同样地， 模数转换器会将第二信号Sr2的模拟电压转换为第二检测数据V2的数字信 号，同时第二开关1043会耦接至第二缓存器1042来将第二检测数据V2缓存 至第二缓存器1042。因此，为了在信号产生装置100制造完成之后，获得压 控振荡器102d的灵敏度Kv'，本发明实施例是利用计算单元104c来求出缓 存单元104b中第一检测数据Vi与第二检测数据V2之间的电压差量AV'，其 中电压差量AV，是对应于压控振荡器102d的输出信号的预定频率差量Af。 压控振荡器102d的预定灵敏度Kvo可利用下列等式来表示 Kv0=Af/AVo 等式(4) 其中参数AVo表示用以产生预定频率差量Af的压控振荡器102d输入端 Ml上的预定电压差量。另外，在压控振荡器102d制造完成之后所具有的灵 敏度Kv'可利用下列等式(5)来表示Kv，=Af/AV， 等式(5) 此外，可由等式(4)与等式(5)来得出下列关系式 △V7AVQ=KV()/KV， 等式(6) 因此，数值AVVAVo可用来作为输入至滤波装置106的校正信号Scab。 须注意的是，本技术领域内技术人员可充分了解如何使用数值Kv(/Kv'(即AVVAVo)来校准滤波装置106内的数字滤波器，为了省略篇幅，其详细说 明便不另赘述。请参阅图3，图3是显示由图2所示的信号产生装置100所执行信号产 生方法的流程图。换而言之，该信号产生方法经由具有适应性补偿滤波器的 非整数锁相环合成器(fractional N PLL synthesizer)的运作来加以描述。该信号 产生方法具有下列步骤步骤302:开始校正模式；步骤304:切换第一开关108b以耦接第一参数设定Chl至调制器108a 以将除频器102e的除频因子N设定为N,，并切换第二开关1043以耦接第一 缓存器1041;步骤306:检测压控振荡器102d输入端Ml上的第一信号Srl以将第一 信号SH的模拟电压转换为第一检测数据V,的数字信号；步骤308:缓存第一检测数据V,至第一缓存器1041;步骤310:切换第一幵关108b以耦接第二参数设定Ch2至调制器108a 以将除频器102e的除频因子N设定为N2，并切换第二开关1043以耦接第二 缓存器1042;步骤312:检测压控振荡器102d输入端Ml上的第二信号Sr2以将第二 信号的模拟电压转换为第二检测数据V2的数字信号； 步骤314:缓存第二检测数据V2至第二缓存器1042; 步骤316:计算第一检测数据V,与第二检测数据V2之间的电压差量AV，；步骤318:使用数值AVVAVo来作为输入至滤波装置106的校正信号 Scab，其中AVo表示压控振荡器102d输入端Ml上的预定电压差量。请注意到，在步骤318中，本技术领域中技术人员应可充分了解如何使 用数值Kvo/Kv，(即AV7AV())来校准滤波装置106内的数字滤波器，而为了省 略篇幅，其详细说明不另赘述。以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡根据本发明所做的均等变化与修 饰，都属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种信号产生装置，依据输入信号产生合成信号，其特征在于，所述的装置包含锁相环装置，包含相位检测器，耦接至参考振荡信号，用来依据所述的参考振荡信号与反馈信号以产生检测信号；电荷泵电路，耦接至所述的相位检测器，用来依据所述的检测信号产生控制信号；滤波器，耦接至所述的电荷泵电路，用来对所述的控制信号进行滤波以产生参考信号；压控振荡器，耦接至所述的滤波器，用来依据所述的参考信号产生所述的合成信号；以及除频器，耦接至所述的压控振荡器，用来依据除频因子对所述的合成信号进行除频以产生所述的反馈信号；检测装置，耦接至所述的滤波器，用来检测所述的参考信号以产生校正信号；滤波装置，耦接至所述的检测装置，用来对所述的输入信号进行滤波并依据所述的校正信号来校准所述的输入信号以产生滤波后输入信号；以及调制装置，包含有调制器，耦接至所述的滤波装置与所述的除频器，用来在正常操作模式中调制所述的滤波后输入信号，以及在校正模式中依据第一参数设定或第二参数设定来设定所述的除频因子；以及第一开关，耦接至所述的调制器，用来选择性地将所述的第一参数设定或所述的第二参数设定输入至所述的调制器。
2. 如权利要求1所述的信号产生装置，其特征在于，所述的检测装置包含检测器，耦接至所述的滤波器，用来检测第一信号与第二信号以产生第 一检测数据与第二检测数据，其中所述的第一信号与所述的第二信号分别对 应于所述的第一参数设定与所述的第二参数设定；缓存单元，耦接至所述的检测器，用来缓存所述的第一检测数据与所述 的第二检测数据；以及计算单元，耦接至所述的缓存单元，用来处理所述的第一检测数据与所 述的第二检测数据以产生所述的校正信号。
3. 如权利要求2所述的信号产生装置，其特征在于，所述的检测器包含有模数转换器，耦接至所述的滤波器，用来将所述的第一信号与所述的第二信号分别转换为所述的第一检测数据与所述的第二检测数据；以及所述的缓存单元包含有第一缓存器，用来缓存所述的第一检测数据；第二缓存器，用来缓存所述的第二检测数据；以及第二开关，耦接至所述的第一缓存器与所述的第二缓存器，用来将所述 的模数转换器的输出耦接至所述的第一缓存器或所述的第二缓存器；其中所述的计算单元计算所述的第一检测数据与所述的第二检测数据之 间的差量以作为所述的校正信号。
4. 如权利要求3所述的信号产生装置，其特征在于，所述的滤波装置包 含有传输滤波器，用来对所述的输入信号进行滤波以产生预定频带信号； 补偿滤波器，耦接至所述的传输滤波器，用来接收所述的预定频带信号 以及依据所述的校正信号来校准所述的预定频带信号。
5. 如权利要求4所述的信号产生装置，其特征在于，所述的传输滤波器 是脉冲成形滤波器。
6. 如权利要求3所述的信号产生装置，其特征在于，所述的滤波装置是 数字滤波器。
7. 如权利要求1所述的信号产生装置，其特征在于，所述的第一参数设 定与所述的第二参数设定均对应于所述的压控振荡器的子频带。
8. —种信号产生方法，依据输入信号产生合成信号，所述的方法包含 (a)使用锁相环装置来产生所述的合成信号，其中所述的锁相环装置包相位检测器，耦接至参考振荡信号，用来依据所述的参考振荡信号与反 馈信号以产生检测信号；电荷泵电路，耦接至所述的相位检测器，用来依据所述的检测信号产生 控制信号；滤波器，耦接至所述的电荷泵电路，用来对所述的控制信号进行滤波以 产生参考信号；压控振荡器，耦接至所述的滤波器，用来依据所述的参考信号产生所述 的合成信号；以及除频器，耦接至所述的压控振荡器，用来依据除频因子对所述的合成信 号进行除频以产生所述的反馈信号；(b) 检测所述的参考信号以产生校正信号；(c) 对所述的输入信号进行滤波并依据所述的校正信号来校准所述的输 入信号以产生滤波后输入信号；以及(d) 在正常操作模式中调制所述的滤波后输入信号以及在校正模式中依 据第一参数设定或第二参数设定来设定所述的除频因子。
9.如权利要求8所述的信号产生方法，其特征在于，步骤(b)包含有(e) 检测第一信号与第二信号以产生第一检测数据与第二检测数据，其中 所述的第一信号与所述的第二信号分别对应于所述的第一参数设定与所述的 第二参数设定；权利要求书第4/4页(f) 缓存所述的第一检测数据与所述的第二检测数据；以及(g) 处理所述的第一检测数据与所述的第二检测数据以产生所述的校正信号。
10. 如权利要求9所述的信号产生方法，其特征在于，步骤(e)包含将 所述的第一信号与所述的第二信号分别转换成所述的第一检测数据与所述的 第二检测数据；以及步骤(g)包含计算所述的第一检测数据与所述的第二检 测数据之间的差量以作为所述的校正信号。
11. 如权利要求IO项所述的信号产生方法，其特征在于，步骤(C)包含有: 对所述的输入信号进行滤波以产生预定频带信号；以及 接收所述的预定频带信号并依据所述的校正信号来校准所述的预定频带信号。
12. 如权利要求8项所述的信号产生方法，其特征在于，所述的第一参 数设定与所述的第二参数设定均对应于所述的压控振荡器的子频带。
全文摘要
本发明涉及一种依据输入信号产生合成信号的信号产生装置及其相关方法。信号产生装置包含有用来产生合成信号的锁相环装置、用来检测参考信号以产生校正信号的检测装置、用来对输入信号进行滤波并依据校正信号来校准输入信号以产生滤波后输入信号的滤波装置以及用来在正常操作模式中调制滤波后输入信号并在校正模式中依据第一参数设定或第二参数设定来设定除频因子的调制装置。实施本发明提供的具有闭环路调制补偿机制并以锁相环作基础的传输机，能够校正非整数三角积分调制锁相环传输机的回路频宽，进一步满足实作上的需求。
文档编号H04L27/00GK101272366SQ200710197080
公开日2008年9月24日 申请日期2007年12月6日 优先权日2007年3月23日
发明者余岱原, 林哲煜, 柯凌维, 陈信宏 申请人:联发科技股份有限公司