Формирование сигнала генератора колебаний с подавлением паразитных пиков в устройстве беспроводной связи

Формирование сигнала генератора колебаний с подавлением паразитных пиков в устройстве беспроводной связи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящая заявка испрашивает приоритет на основании предварительной заявки США №60/972721, озаглавленной "ФОРМИРОВАНИЕ СИГНАЛА ГЕТЕРОДИНА С ПОДАВЛЕНИЕМ ПАРАЗИТНЫХ ПИКОВ В УСТРОЙСТВЕ БЕСПРОВОДНОЙ СВЯЗИ", поданной 14 сентября 2007 года, правами на которую обладает правообладатель по настоящей заявке, и включенной в состав настоящего документа посредством ссылки; и на основании предварительной заявки США №60/976285, озаглавленной "ФОРМИРОВАНИЕ СИГНАЛА ГЕТЕРОДИНА С ПОДАВЛЕНИЕМ ПАРАЗИТНЫХ ПИКОВ В УСТРОЙСТВЕ БЕСПРОВОДНОЙ СВЯЗИ", поданной 28 сентября 2007 года, правами на которую обладает правообладатель настоящей заявки, и включенной в состав настоящего документа посредством ссылки.

Область техники

Настоящее раскрытие в целом относится к электронике и, в частности, к методам формирования сигналов генератора колебаний в устройстве беспроводной связи.

Уровень техники

Устройство беспроводной связи (например, сотовый телефон) может иметь передатчик и приемник для поддержки двухсторонней радиосвязи с системой беспроводной связи. Для передачи данных передатчик может преобразовывать преобразованный с повышением частоты выходной сигнал основной полосы с помощью одного или более сигналов гетеродина (LO) передачи для получения сигнала, преобразованного с повышением частоты. Передатчик может дополнительно фильтровать и усиливать сигнал, преобразованный с повышением частоты, для получения выходного радиочастотного (RF) сигнала, и затем может передать этот сигнал через беспроводной канал базовым станциям в системе беспроводной связи. Для приема данных приемник может принять сигналы от базовых станций и получить принятый радиочастотный сигнал. Приемник может усиливать, фильтровать и преобразовывать с понижением частоты принятый радиочастотный сигнал с помощью одного или более сигналов гетеродина приема для получения входного сигнала основной полосы. Сигналы гетеродина могут формироваться на основе сигналов генератора колебаний, которые могут формироваться генераторами колебаний в беспроводном устройстве.

Беспроводное устройство обычно включает в себя различные аналоговые схемы для обработки аналоговых сигналов в передатчике и приемнике. Аналоговые схемы могут включать в себя усилители, смесители, фильтры, системы фазовой автоматической подстройки частоты (ФАПЧ; PLL), гетеродины и т.д. Аналоговые схемы могут работать с аналоговыми сигналами с малыми уровнями сигнала. Поэтому аналоговые схемы должны подвергаться, насколько возможно, меньшему шуму, чтобы сохранить качество сигнала и достигнуть хорошей рабочей характеристики.

Беспроводное устройство обычно также включает в себя цифровые схемы для цифровой обработки передаваемых и/или принимаемых данных. Цифровая схема может включать в себя микропроцессоры, блоки памяти, контроллеры и т.д., которые могут работать на основе синхроимпульсов. Цифровые схемы обычно имеют большие размахи сигналов и генерируют много цифрового шума, в том числе паразитные пики. Резкий пик представляет собой нежелательный сигнал на заданной частоте или тоне, сформированный в пределах беспроводного прибора. Паразитные пики могут формироваться посредством синхроимпульсов, посредством суммирования синхроимпульсов и сигналов генератора колебаний и т.д. Паразитные пики от цифровых схем могут иметь большие уровни из-за больших и резких перепадов сигналов цифровых схем.

Паразитные пики от цифровых схем могут ухудшить рабочую характеристику аналоговых схем различным образом. Во-первых, сигналы генератора колебаний, используемые для формирования сигналов гетеродина для преобразования частоты посредством аналоговых схем, могут содержать паразитные пики, которые могут затем ухудшить принимаемый или передаваемый полезный сигнал. Во-вторых, паразитные пики могут суммироваться с компонентами внеполосного сигнала и формировать внутриполосный шум, который может ухудшить отношение сигнала к шуму (SNR) полезного сигнала. В-третьих, паразитные пики могут появляться на входах приемника и/или выходах передатчика в целевой полосе частот вследствие соединительных линий подложки или корпуса, когда аналоговые и цифровые схемы интегрированы в одной и той же интегральной схеме (IC), и тем самым ухудшают отношение сигнала к шуму (SNR) полезного сигнала.

Чтобы подавить отрицательные воздействия вследствие паразитных пиков, аналоговые схемы могут быть изолированы от цифровых схем, что может уменьшить наведение паразитных пиков от цифровых схем на аналоговые схемы. Эта изоляция может быть достигнута посредством (i) реализации аналоговых и цифровых схем на отдельных печатных платах или отдельных секциях печатной платы, или (ii) реализации аналоговых схем на одном или более кристаллах аналоговых интегральных схем (ИС; IC) и реализации цифровых схем на одном или более кристаллах цифровых ИС. Однако может быть затруднительным достигнуть желаемой величины изоляции или даже предсказать величину изоляции, которая может быть достигнута, из-за ограничений средств проектирования. Кроме того, может быть желательным интегрировать аналоговые и цифровые схемы (например, на одном и же кристалле ИС), чтобы уменьшить размер и стоимость устройства. Таким образом, очень желательными являются методы, которые могут подавить отрицательные воздействия паразитных пиков.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Здесь описаны методы для формирования сигналов генератора колебаний в устройстве беспроводной связи с неоднородным программированием частот, чтобы подавить вредные явления паразитных пиков. Для формирования сигнала генератора колебаний для выбранного частотного канала может использоваться система фазовой автоматической подстройки частоты (ФАПЧ; PLL). Система ФАПЧ может включать в себя фазочастотный детектор, генератор подкачки заряда, контурный фильтр и делитель. С помощью неоднородного программирования частот разные настройки системы ФАПЧ могут использоваться для разных блоков в системе ФАПЧ, предназначенных для разных частотных каналов. В общем случае настройка системы ФАПЧ может быть выполнена для любого параметра, относящегося к формированию сигнала генератора колебаний. Подходящий набор настроек системы ФАПЧ может выбираться для каждого частотного канала таким образом, что отрицательные воздействия паразитных пиков могут подавляться, и для частотного канала может быть достигнута хорошая рабочая характеристика.

В аспекте изобретения могут поддерживаться разные диапазоны частот системы ФАПЧ, и подходящая ширина полосы контура ФАПЧ может быть выбрана для каждого частотного канала. Узкая ширина полосы контура может выбираться, когда паразитные пики находятся за пределами ширины полосы контура, для уменьшения паразитных пиков. Более широкая ширина полосы контура может использоваться, когда паразитные пики вне ширины полосы контура не присутствуют на проблематичных частотах, чтобы лучше подавить источники непаразитного (неложного) шума, такие как генератор колебаний. Ширина полосы контура может быть переменной, например, посредством регулировки величины тока генератора подкачки заряда.

В другом аспекте могут поддерживаться разные частотные уравнения, и подходящее частотное уравнение может выбираться для каждого частотного канала. Разным частотным уравнениям могут соответствовать разные наборы высоких и низких коэффициентов делителя в дробном делителе. Для разных частотных уравнений могут присутствовать разные паразитные пики и/или разные уровни паразитных пиков. Для каждого частотного канала может выбираться частотное уравнение с хорошей рабочей характеристикой с точки зрения паразитных пиков.

В еще одном аспекте могут поддерживаться разные схемы деления частоты, и подходящая схема деления частоты может быть выбрана для каждого частотного канала. Разным схемам деления частоты могут соответствовать разные коэффициенты предварительного делителя и/или разные коэффициенты целочисленного делителя. Для разных схем деления частоты могут присутствовать разные паразитные пики и/или разные уровни паразитных пиков. Для каждого частотного канала может быть выбрана схема деления с хорошей рабочей характеристикой с точки зрения паразитных пиков.

В еще одном аспекте для частотного канала в супергетеродинном приемнике или передатчике может быть выбрана регулировка амплитуды гетеродина в верхней или нижней части. Сигнал гетеродина будет выше по частоте, чем у выбранного частотного канала для регулировки амплитуды сигнала в верхней части, и ниже, чем у выбранного частотного канала для регулировки амплитуды сигнала в нижней части. Регулировке амплитуды в верхней или нижней части могут соответствовать разные паразитные пики и/или разные уровни паразитных пиков. Регулировка амплитуды гетеродина в верхней или нижней части может быть выбрана на основе рабочей характеристики с точки зрения паразитных пиков.

В еще одном аспекте могут поддерживаться разные напряжения питания для заданного блока схемы, а также подходящее напряжение питания может выбираться для блока схемы, предназначенного для каждого частотного канала. В одном варианте разные напряжения питания могут использоваться для генератора колебаний. Высокое напряжение питания может использоваться для увеличения размаха сигнала генератора колебаний, что может уменьшить отрицательные воздействия вследствие паразитных пиков. Низкое напряжение питания может использоваться, когда большие паразитные пики не присутствуют, чтобы сэкономить мощность.

Также могут существовать разные настройки системы ФАПЧ для других параметров. Различные аспекты и отличительные признаки раскрытия изобретения в подробностях описаны ниже.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 показывает устройство беспроводной связи, поддерживающее разные системы.

Фиг.2 показывает блок-схему беспроводного устройства.

Фиг.3 показывает блок-схему приемника с прямым преобразованием.

Фиг.4 показывает блок-схему супергетеродинного приемника.

Фиг.5 показывает блок-схему передатчика с прямым преобразованием.

Фиг.6 показывает блок-схему супергетеродинного передатчика.

Фиг.7 показывает блок-схему системы ФАПЧ в частотном синтезаторе.

Фиг.8 показывает блок-схему варианта делителя в системе ФАПЧ.

Фиг.9 показывает блок-схему другого варианта делителя в системе ФАПЧ.

Фиг.10 показывает таблицу настроек системы ФАПЧ для разных частотных каналов.

Фиг.11 показывает процесс для формирования сигнала генератора колебаний для частотного канала.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фиг.1 показывает устройство 110 беспроводной связи, которое может взаимодействовать с разными системами беспроводной связи и сетями. Термины "система" и "сеть" часто используются взаимозаменяемо. В примере, показанном на фиг.1, устройство 110 беспроводной связи может взаимодействовать с беспроводной глобальной сетью (WWAN) 120, беспроводной локальной сетью (WLAN) 130, беспроводной персональной сетью (WPAN) 140, спутниковой системой 150 позиционирования (SPS) и системой 160 широковещания. В общем случае устройство 110 беспроводной связи может взаимодействовать с любым количеством, любым типом и любой комбинацией из одной или более систем и сетей.

Сеть 120 WWAN обеспечивает зону покрытия связи для большой географической области, например, такой как город, область или вся страна. Сеть 120 WWAN может являться сетью множественного доступа с кодовым разделением (CDMA), сетью множественного доступа с временным разделением (TDMA), сетью множественного доступа с частотным разделением (FDMA), сетью множественного доступа с ортогональным частотным разделением (OFDMA), сетью множественного доступа с частотным разделением с одной несущей (SC-FDMA) и т.д. Сеть CDMA может реализовать такую беспроводную технологию, как CDMA2000, универсальный наземный беспроводной доступ (UTRA). Технология CDMA2000 охватывает стандарты IS-2000, IS-95 и IS-856. Технология UTRA включает в себя широкополосный доступ CDMA (W-CDMA) и другие варианты сетей CDMA. Сеть TDMA может реализовать такую беспроводную технологию, как глобальная система мобильной связи (GSM), цифровая усовершенствованная система мобильной связи (D-AMPS) и т.д. Сеть OFDMA может реализовать такую беспроводную технологию, как усовершенствованная технология UTRA (E-UTRA), технология ультрамобильного широковещания (UMB), стандарт IEEE 802.16 (WiMAX), стандарт IEEE 802.20, технология Flash-OFDM® и т.д. Технологии UTRA и E-UTRA являются частью универсальной системы мобильной связи (UMTS). Система проекта долгосрочного развития (LTE) Проекта партнерства для создания сетей третьего поколения (3GPP) представляет собой грядущий выпуск системы UMTS, который использует технологию E-UTRA. Эти различные сети, беспроводные технологии и стандарты являются известными в данной области техники.

Сеть 130 WLAN обеспечивает зону покрытия связи для средней географической области, например, такой как здание, дом и т.д. Сеть 130 WLAN может реализовать такую беспроводную технологию, как любой стандарт из семейства стандартов IEEE 802.11, Технологию Hiperlan и т.д. Сеть 140 WPAN обеспечивает зону покрытия связи для маленькой географической области. Сеть 140 WPAN может реализовать технологию Bluetooth, которая является беспроводной технологией ближнего действия, принятой как стандарт IEEE 802.15.

Спутниковой системой 150 позиционирования может являться американская глобальная система позиционирования (GPS), российская система GLONASS, европейская система Galileo или какая-либо другая спутниковая система позиционирования. Система GPS представляет собой совокупность 24 спутников с хорошим разнесением плюс некоторые запасные спутники, которые находятся на околоземной орбите. Каждый спутник системы GPS передает кодированный сигнал, который позволяет приемникам на земле точно оценить свое местоположение на основе измерений для достаточного количества спутников (обычно четырех) и известных местоположений этих спутников. Системой 160 широковещания может являться система MediaFLO, система цифрового телевидения для карманных компьютеров (DVB-H), система цифрового вещания с интегрированными службами для наземного телевещания (ISDB-T), система цифрового вещания мультимедиа (DMB) или какая-либо другая система широковещания.

Устройство 110 беспроводной связи может являться стационарным или мобильным и также может называться мобильной станцией, пользовательским оборудованием, терминалом, станцией, абонентской установкой и т.д. Устройством 110 беспроводной связи может являться сотовый телефон, карманный компьютер (PDA), беспроводной модем, карманное устройство, переносной компьютер, беспроводной телефон и т.д. Как показано на фиг.1, устройство 110 беспроводной связи может двухсторонне взаимодействовать с базовыми станциями 122 в сети 120 WWAN, точкой 132 доступа в сети 130 WLAN и/или переносным телефоном 142 в сети 140 WPAN в любой заданный момент времени. Устройство 110 беспроводной связи также может принимать сигналы от спутников 152 в системе 150 SPS и/или станций 162 вещания в системе 160 широковещания в любой заданный момент времени. Устройство 110 беспроводной связи может обрабатывать принятый сигнал и/или формировать сигнал передачи для каждой системы на основе беспроводной технологии, используемой этой системой.

Фиг.2 показывает блок-схему варианта выполнения устройства 110 беспроводной связи. В этом варианте устройство 110 беспроводной связи включает в себя приемопередатчик 214, имеющий приемник 220a и передатчик 230a для сети 120 WWAN, приемник 220b и передатчик 230b для сети 130 WLAN, приемник 220c и передатчик 230c для сети 140 WPAN, приемник 220d для сети 150 SPS и приемник 220e для системы 160 широковещания. Каждый приемник 220 может обрабатывать принятый сигнал для соответствующей системы и выдать входной сигнал основной полосы цифровому процессору 250. Каждый передатчик 230 может принимать выходной сигнал основной полосы от цифрового процессора 250 и формировать сигнал передачи для соответствующей системы. Модуль 212 переключателя антенн соединяет приемники 220a-220e и передатчики 230a-230c к антеннам 210a и 210b. Модуль 212 может включать в себя один или более переключателей, антенных переключателей, антенных разветвляющих устройств и т.д., чтобы направить принятые сигналы от антенн 210 к приемникам 220 и направить сигналы передачи от передатчиков 230 к антеннам 210. В общем случае устройство 110 беспроводной связи может включать в себя любое количество антенн, любое количество приемников и любое количество передатчиков для любого количества систем и частотных полос.

Цифровой процессор 250 может включать в себя различные блоки обработки для передачи и приема данных и для осуществления других функций. Например, цифровой процессор 250 может включать в себя один или более процессоров цифровых сигналов (DSP), процессоров для компьютеров с сокращенным набором команд (RISC), центральных процессоров (CPU) и т.д. Контроллер/процессор 260 может управлять работой в устройстве 110 беспроводной связи. Память 262 может хранить программные коды и данные для устройства 110 беспроводной связи. Процессор 250, контроллер/процессор 260 и/или память 262 могут быть реализованы на одной или более специализированных интегральных схемах (ASIC) и/или других ИС.

Генератор 268 опорного сигнала формирует опорный сигнал, имеющий частоту f_ref, которая является относительно точной. Генератор 268 может представлять собой кварцевый генератор (XO), управляемый напряжением кварцевый генератор (VCXO), термокомпенсированный кварцевый генератор (TCXO), управляемый напряжением генератор TCXO (VC-TCXO) или генератор некоторого другого типа. Частотные синтезаторы 270 принимают опорный сигнал и формируют сигналы генератора колебаний. Генераторы 272 гетеродина принимают сигналы генератора колебаний от частотных синтезаторов 270 и формируют сигналы гетеродина для приемников 220 и передатчиков 230. Частотные синтезаторы 270 могут включать в себя любое количество систем фазовой автоматической подстройки для формирования любого количества сигналов генератора колебаний. Генератор 274 синхроимпульсов также принимает опорный сигнал и формирует синхроимпульсы для цифрового процессора 250, контроллера/процессора 260 и памяти 262. Все приемники 220a-220e, передатчики 230a-230c, генератор 268 колебаний, частотные синтезаторы 270 и/или генераторы 272 гетеродина или часть из них могут быть реализованы на одной или более радиочастотных интегральных схемах (RFIC), аналого-цифровых ИС, специализированных интегральных схемах (ASIC) и т.д.

В общем случае передатчик или приемник могут быть реализованы с помощью архитектуры супергетеродина или архитектуры с прямым преобразованием. В архитектуре супергетеродина частота сигнала преобразуется между радиочастотой (RF) и основной полосой во множество этапов, например, из радиочастоты в промежуточную частоту (IF) на одном этапе и затем из промежуточной частоты в основную полосу на другом этапе для приемника. В архитектуре с прямым преобразованием, которая также называется архитектурой с нулевой промежуточной частотой (ZIF), частота сигнала преобразуется между радиочастотой и основной полосой за один этап. Архитектуры супергетеродина и с прямым преобразованием могут использовать разные блоки схемы и/или иметь разные требования.

Каждая система может работать на одном или более частотных каналах в одной или более полосе частот. Частотный канал может также называться каналом CDMA, радиочастотным каналом и т.д. Для системы CDMA2000 каждый частотный канал имеет ширину полосы 1,23 МГц и центральную частоту, расположенную в 30 кГц дискретно, или с приращением. Для системы W-CDMA каждый частотный канал имеет ширину полосы 3,84 МГц и центральную частоту, расположенную в 200 кГц дискретно. Для системы GSM каждый частотный канал имеет ширину полосы 200 кГц и центральную частоту, расположенную в 200 кГц дискретно. Центральная частота и ширина полосы каждого частотного канала могут зависеть от системы.

Фиг.3 показывает блок-схему варианта выполнения приемника 220x с прямым преобразованием, который может использоваться для любого из приемников 220a-220e на фиг.2. В приемнике 220x усилитель 310 с низким уровнем шума (LNA) усиливает принятый сигнал V_RX от модуля 212 переключателя антенн и выдает усиленный сигнал. Фильтр 312 фильтрует усиленный сигнал, чтобы пропустить сигнальные компоненты в интересующей полосе частот и удалить внеполосный шум и нежелательные сигналы. Микшер 314 преобразует с понижением частоты отфильтрованный сигнал с помощью сигнала V_{RX_LO} гетеродина от генераторов 272 гетеродина и выдает сигнал, преобразованный с понижением частоты. Частота f_{RX_LO} сигнала гетеродина выбирается таким образом, что полезный сигнал в выбранном частотном канале преобразуется с понижением частоты в основную полосу или почти в основную полосу.

Усилитель 316 с переменным усилением (VGA) усиливает сигнал, преобразованный с понижением частоты, с переменным усилением и выдает сигнал, имеющий желаемый уровень сигнала. Низкочастотный фильтр 318 фильтрует сигнал от усилителя 316 VGA, чтобы пропустить желаемый сигнал в выбранном частотном канале и удалить шум и нежелательные сигналы, которые могут формироваться процессом преобразования с понижением частоты. Усилитель 320 усиливает и буферизует сигнал от фильтра 318 и выдает входной сигнал V_IN основной полосы цифровому процессору 250.

Фиг.4 показывает блок-схему варианта выполнения супергетеродинного приемника 220y, который также может использоваться для любого из приемников 220a-220e на фиг.2. В приемнике 220y принятый сигнал V_RX усиливается усилителем 410 LNA, фильтруется фильтром 412, и преобразуется с понижением частоты от радиочастоты до промежуточной частоты микшером 414 с помощью первого сигнала V_{RX_LO1} гетеродина от генераторов 272 гетеродина. Частота f_{RX_LO1} первого сигнала гетеродина может быть выбрана таким образом, что полезный сигнал в выбранном частотном канале преобразуется с понижением частоты до заданной промежуточной частоты.

Сигнал промежуточной частоты от микшера 414 усиливается усилителем 416 VGA, фильтруется фильтром 418 и преобразовывается с понижением частоты от промежуточной частоты до основной полосы или почти до основной полосы микшером 420 с помощью второго сигнала V_{RX_LO2} гетеродина от генераторов 272 гетеродина. Частота f_{RX_LO2} второго сигнала гетеродина зависит от промежуточной частоты. Сигнал, преобразованный с понижением частоты от микшера 420, фильтруется фильтром 422 и усиливается усилителем 424 для получения входного сигнала V_IN основной полосы, который выдается цифровому процессору 250.

Фиг.5 показывает блок-схему варианта выполнения передатчика 230x с прямым преобразованием, который может использоваться для любого из передатчиков 230a-230c на фиг.2. В передатчике 230x выходной сигнал V_OUT основной полосы усиливается усилителем 510, фильтруется низкочастотным фильтром 512, чтобы удалить отображенные сигналы, вызванные цифроаналоговым преобразованием, усиливается усилителем 514 VGA и преобразовывается с повышением частоты от основной полосы до радиочастоты микшером 516 с помощью сигнала V_{TX_LO} гетеродина от генераторов 272 гетеродина. Сигнал, преобразованный с понижением частоты, фильтруется полосовым фильтром 518, чтобы удалить отображенные сигналы, вызванные преобразованием с повышением частоты, и далее усиливается усилителем 520 мощности (PA) для формирования сигнала V_TX передачи.

Фиг.6 показывает блок-схему варианта выполнения супергетеродинного передатчика 230y, который также может использоваться для любого из передатчиков 230a-230c на фиг.2. В передатчике 230y выходной сигнал V_OUT основной полосы усиливается усилителем 610, фильтруется низкочастотным фильтром 612, усиливается усилителем 614 VGA и преобразовывается с повышением частоты от основной полосы до промежуточной частоты микшером 616 с помощью первого сигнала V_{TX_LO1} гетеродина от генераторов 272 гетеродина. Сигнал промежуточной частоты фильтруется фильтром 618, усиливается усилителем 620 VGA и преобразовывается с повышением частоты от промежуточной частоты до радиочастоты микшером 622 с помощью второго сигнала V_{TX_LO2} гетеродина от генераторов 272 гетеродина. Сигнал, преобразованный с понижением частоты, фильтруется полосовым фильтром 624 и далее усиливается усилителем 626 мощности для формирования сигнала V_TX передачи.

Фиг.3-6 показывают некоторые иллюстративные варианты выполнения передатчика и приемника. В общем случае обработка сигналов в передатчике или приемнике может выполняться одной или более цепями усилителя, фильтра, смесителя и т.д. Эти блоки схемы могут быть размещены отлично от конфигураций, показанных на фиг.3-6. Кроме того, другие блоки схемы, не показанные на фиг.3-6, могут использоваться для обработки сигналов в передатчике и приемнике. Некоторые блоки схемы на фиг.3-6 могут также быть опущены. Например, фильтры 312 и 412 на фиг.3 и 4 могут быть опущены, и выход усилителей LNA может быть соединен непосредственно с микшерами.

Фиг.7 показывает блок-схему варианта выполнения частотного синтезатора 700, который может использоваться для частотных синтезаторов 270 на фиг.2. Частотный синтезатор 700 включает в себя систему 702 фазовой автоматической подстройки частоты (ФАПЧ; PLL) и управляемый напряжением генератор 740 (VCO). VCO 740 формирует сигнал VCO, имеющий частоту f_VCO, которая определяется управляющим сигналом V_CTRL от фильтра 730 цепи обратной связи в системе 702 ФАПЧ.

В системе 702 ФАПЧ делитель 750 делит сигнал VCO по частоте с коэффициентом R_k и выдает сигнал обратной связи. В общем случае коэффициент R_k может иметь целочисленное или нецелочисленное значение и может быть определен, как описано ниже. Фазочастотный детектор 710 (PFD) принимает опорный сигнал от генератора 268 колебаний и сигнал обратной связи от делителя 750. Детектор 710 сравнивает фазы двух сигналов и выдает сигнал детектора, который указывает разность/ошибку фаз между двумя сигналами. Генератор 720 подкачки заряда генерирует сигнал I_CP ошибки, который пропорционален обнаруженной ошибке фазы. Фильтр 730 контура фильтрует сигнал ошибки и выдает управляющий сигнал для VCO 740. Фильтр 730 контура корректирует управляющий сигнал таким образом, что фаза и частота сигнала обратной связи привязываются к фазе и частоте опорного сигнала. Фильтр 730 контура имеет частотную характеристику, которая может быть выбрана для достижения желаемой характеристики замкнутого контура для системы 702 ФАПЧ. Например, частотная характеристика фильтра 730 контура может быть выбрана на основе баланса между характеристикой нахождения и отслеживания и шумовой характеристикой.

Генератор 760 гетеродина может использоваться для генераторов 272 гетеродина на фиг.2. Генератор 760 гетеродина может принимать сигнал VCO от VCO 740 и выдать сигнал гетеродина, имеющий частоту f_LO. Генератор 760 гетеродина может включать в себя буфер, делитель, квадратурный сплиттер и т.д. В одном варианте VCO 740 работает на такой частоте гетеродина, что f_VCO=f_LO. В другом варианте VCO 740 работает на частоте в S раз большей частоты гетеродина, так что f_VCO=S·f_LO, и сигнал VCO может быть разделен по частоте на целочисленный коэффициент S для получения сигнала гетеродина.

Регулятор 770 напряжения может формировать напряжение питания V_{DD_VCO} для VCO 740, напряжение питания V_{DD_DIV} для делителя 750 и, возможно, другие напряжения питания для других элементов в частотном синтезаторе 700. В общем случае регулятор 770 напряжения может формировать любое количество напряжений питания для любого количества элементов в частотном синтезаторе 700.

Фиг.7 показывает иллюстративный вариант выполнения системы 702 ФАПЧ и частотного синтезатора 700. Система 702 ФАПЧ и частотный синтезатор 700 также могут включать в себя другие и/или дополнительные блоки. Каждый блок в системе 702 ФАПЧ может быть реализован с помощью цифровых схем, аналоговых схем или их комбинаций.

В варианте, показанном на фиг.7, различные блоки в системе 702 ФАПЧ или частотного синтезатора 700 могут управляться на основе соответствующих управляющих сигналов для достижения хорошей рабочей характеристики. Управляющий сигнал PFD_Control может регулировать усиление фазочастотного детектора 710. Управляющий сигнал CP_Control может регулировать величину тока через источники 722a и 722b тока в генераторе 720 подкачки заряда, который изменил бы усиление генератора подкачки заряда. Управляющий сигнал LF_Control может регулировать значения компонентов схемы (например, конденсаторов) в фильтре 730 контура. Управляющий сигнал VCO_Control может регулировать значения компонентов схемы (например, конденсаторов) в VCO 740 для достижения желаемой частоты колебаний. Управляющий сигнал Divider_Control может выбирать подходящий общий коэффициент R_k делителя и определять конфигурацию делителя 750, как описано ниже. Управляющий сигнал VR_Control может устанавливать напряжения питания для VCO 740, делителя 750 и т.д. В общем случае частотный синтезатор может включать в себя один или более управляющих сигналов для одного или более блока в частотном синтезаторе. Частотный синтезатор может включать в себя все управляющие сигналы, показанные на фиг.7, или их подмножество, а также может включать в себя другие управляющие сигналы, не показанные на фиг.7.

Фиг.7 показывает частотный синтезатор 700 и генератор 760 гетеродина для формирования одного сигнала VCO и одного сигнала гетеродина, соответственно. Множество частотных синтезаторов и множество генераторов 760 гетеродина могут использоваться для формирования множества сигналов VCO и множества сигналов гетеродина одновременно. Например, два частотных синтезатора 700 могут использоваться для формирования двух сигналов VCO, и два генератора гетеродина могут использоваться для формирования двух сигналов гетеродина на частотах f_{RX_LO1} и f_{RX_LO2} для супергетеродинного приемника 220y на фиг.4. Частота f_{RX_LO1} гетеродина может быть переменной и зависеть от выбранного частотного канала, тогда как частота f_{RX_LO2} гетеродина может находиться на фиксированной промежуточной частоте. В общем случае любое количество частотных синтезаторов 700 и любое количество генераторов 760 гетеродина могут использоваться для формирования любого количества сигналов VCO и любого количества сигналов гетеродина, которые могут быть предназначены для любого количества приемников и передатчиков.

Частотный синтезатор 700 может поддерживать множество частотных каналов для одной или более систем и одной или более частотных полос. Каждый частотный канал имеет заданную центральную частоту. Частотным синтезатором 700 можно управлять для формирования надлежащего сигнала VCO, который может использоваться генератором 760 гетеродина для формирования сигнала гетеродина на надлежащей частоте и с желаемыми характеристиками для выбранного частотного канала. Например, желаемая частота f_VCO VCO может быть получена посредством выбора надлежащего общего коэффициента R_k для делителя 750. Желаемые характеристики сигнала VCO могут быть получены посредством управления усилением фазочастотного детектора 710, величиной тока в генераторе 720 подкачки заряда, значениями компонентов фильтра 730 контура, конфигурацией делителя 750 и/или напряжения питания для VCO 740, делителя 750 и т.д.

Аналоговые и цифровые схемы в беспроводном устройстве 110 могут быть реализованы в непосредственной близости друг к другу. Например, аналоговые и цифровые схемы могут быть реализованы на одной и той же печатной плате или на одном и том же кристалле интегральной схемы (ИС). По мере улучшения технологии производства ИС можно будет конструировать высокочастотные аналоговые схемы (например, с частотой порядка ГГц) с помощью технологии комплементарных металлооксидных полупроводников (КМОП; CMOS), которая первоначально использовалась для цифровых схем. Тогда это может позволить интегрировать аналоговые и цифровые схемы на одном и том же кристалле ИС. Однако цифровые схемы обычно формируют много паразитных пиков, которые могут добавляться к аналоговым схемам через подложку и/или другие механизмы. Паразитные пики могут неблагоприятно воздействовать на рабочую характеристику аналоговых схем и мешать интегрировать аналоговые схемы с цифровыми схемами.

Паразитные пики могут формироваться в пределах беспроводного устройства 110 по-разному. Паразитные пики могут формироваться посредством синхроимпульсов в пределах беспроводного устройства 110 и могут появиться в гармониках этих синхроимпульсов. Например, синхроимпульсы могут формироваться на основе опорного сигнала от генератора 268 колебаний, и паразитные пики в гармониках частоты f_ref могут устанавливаться в пределах беспроводного устройства 110. Синхроимпульсы с более высокими частотами (например, порядка сотен МГц) могут формироваться генератором 274 синхроимпульсов, и выдаваться цифровому микропроцессору 250 и другим цифровым схемам. Тогда паразитные пики могут присутствовать в гармониках синхроимпульсов с более высокими частотами. Паразитные пики также могут формироваться посредством смешивания гармоник синхроимпульсов и частот VCO. Например, паразитные пики могут формироваться на частотах f_VCO±n·f_ref, где n - порядковый номер гармоники опорного сигнала. Если частота гетеродина получается посредством деления частоты VCO на коэффициент S, то паразитные пики могут формироваться на частотах f_VCO/S±n·f_ref. Таким образом, беспроводное устройство 110 может иметь фиксированные паразитные пики на конкретных частотах (например, в гармониках синхроимпульсов), а также зависящие от каналов паразитные пики на частотах, определенных на основе частоты f_VCO VCO и конфигурации системы ФАПЧ для выбранного частотного канала.

Программированием частот называется программирование различных блоков в системе ФАПЧ или частотного синтезатора для получения желаемой частоты и характеристики для сигнала VCO. Система ФАПЧ может поддерживать множество частотных каналов и может быть запрограммирована аналогичным образом для всех поддерживаемых частотных каналов. Например, все частотные каналы могут иметь одинаковые настройки для всех блоков в системе ФАПЧ за исключением полного коэффициента R_k деления в делителе 750. В этом случае некоторые из поддерживаемых частотных каналов могут иметь чрезмерное ухудшение из-за паразитных пиков, в то время как другие частотные каналы могут не испытывать проблем паразитных пиков.

В аспекте изобретения может использоваться неоднородное программирование частот для устранения паразитных пиков или уменьшения уровней паразитных пиков для частотных каналов, поддерживаемых беспроводным устройством 110. При неоднородном программировании частот для разных частотных каналов могут использоваться разные настройки для блоков в системе ФАПЧ или частотного синтезатора. Подходящий набор настроек системы ФАПЧ может выбираться для каждого частотного канала таким образом, чтобы могли подавляться отрицательные воздействия вследствие паразитных пиков, и могла быть достигнута хорошая рабочая характеристика для частотного канала. Неоднородное программирование частот может быть поддержано с помощью одного или более из следующих средств:

- Использование разных диапазонов полосы частоты контура ФАПЧ,

- Использование разных частотных уравнений,

- Использование разных схем деления частоты,

- Использование регулировки амплитуды сигнала в верхней или нижней части для архитектуры супергетеродина, и

- Использование разных напряжений питания для блоков в частотном синтезаторе.

В аспекте изобретения ширина полосы контура ФАПЧ может быть отрегулирована на основе частотного размещения паразитных пиков. Система ФАПЧ может быть выполнена с возможностью иметь номинальную ширину полосы контура (например, порядка десятков кГц), которая может быть выбрана на основе баланса между характеристикой обнаружения и отслеживания и шумовой характеристикой. Если паразитные пики располагаются за пределами ширины полосы контура, то ширина полосы контура может быть уменьшена для достижения большего подавления паразитных пиков. Меньшая ширина полосы контура может быть получена посредством уменьшения усиления фазочастотного детектора 710, уменьшения величины тока от генератора 720 подкачки заряда, выбора большей конденсаторной емкости для фильтра 730 контура и т.д. И наоборот, если пар