專利名稱：低雜散快速跳頻頻率合成器及應用于其的快速跳頻方法
技術領域：
本發明涉及無線射頻收發器中的頻率合成技木，尤其涉及一種低雜散快速跳頻頻率合成器及應用于其的快速跳頻方法。
背景技術：
最近，在無線通信系統領域中正積極地開展關于正交頻分復用(OFDM)的研究，這對通過無線信道的高速數據傳輸很有用。OFDM是ー種使用多載波發送數據的方案，是ー類在發送之前將串行輸入符號流轉換為并行符號并利用諸如 副載波信道的多個正交副載波調制每個符號的多載波調制。在寬帶無線通信領域中，例如基于MB-OFDM技術的超寬帶系統，快速跳頻頻率合成器正被廣泛地使用。特別是，在MB-OFDM超寬帶系統中，頻率合成器的輸出需要以預定的順序在3個頻率點間進行切換，且該切換需要在9. 5納秒之內完成。傳統的頻率合成器是基于鎖相環路的反饋系統。其頻率切換時間取決于環路帶寬，典型值約為數十微秒。因此基于鎖相環的頻率合成器無法滿足快速跳頻的需要。ー種簡單的解決方法是采用多個鎖相環和選通器。多個鎖相環同時工作，但某ー時間只有ー個鎖相環的輸出通過選通器。這樣頻率切換時間只取決于選通器的響應而非鎖相環的環路帶寬。但多個鎖相環包含多個震蕩器及環路濾波器，會大量増加電路所用面積及功耗。
發明內容
針對現有技術的上述不足，本發明提出了一種全新的解決方案。根據本發明的ー個方面，提出了一種低雜散快速跳頻頻率合成器，包括單個鎖相環，產生一固定頻率的信號；多個分頻器，依次級聯于所述鎖相環之后，用以生成不同頻率的信號，其中所述不同頻率的信號都具有正交的I和Q兩路分量；混頻器，所述多個分頻器的一部分所生成的信號被輸入所述混頻器，以產生本振信號；以及選通器，與所述分頻器的其余部分以及所述混頻器相連接，用以選擇所需的頻率。此外，根據本發明的ー個優選實施例，在上述低雜散快速跳頻頻率合成器中，所述分頻器是除2分頻器。此外，根據本發明的ー個優選實施例，在上述低雜散快速跳頻頻率合成器中，所述混頻器是正交單邊帶混頻器。此外，根據本發明的ー個優選實施例，在上述低雜散快速跳頻頻率合成器中，還包括多相濾波器，設置于所述混頻器的輸入端之前以消除雜散信號。此外，根據本發明的ー個優選實施例，在上述低雜散快速跳頻頻率合成器中，所述雜散信號是所述混頻器的一路輸入中的3階諧波分量。此外，根據本發明的ー個優選實施例，在上述低雜散快速跳頻頻率合成器中，所述多相濾波器由兩級電阻-電容、電容-電阻網絡構成并具有針對所述I路分量的兩個輸入端以及針對所述Q路分量的兩個輸入端。
根據本發明的另一方面，提出了ー種快速跳頻方法，包括生成一固定頻率的信號；對該固定頻率的信號進行多級分頻，以獲得多個具有正交的I和Q兩路分量且頻率不同的信號；對所述多個經分頻的信號中的一部分進行混頻；將所述多個經分頻的信號中的其余部分與經混頻的信號輸入ー選通器；以及由所述選通器選擇所需的頻率。此外，根據本發明的ー個優選實施例，在上述快速跳頻方法中，所述多級分頻中的姆ー個級分頻都是除2分頻。此外，根據本發明的ー個優選實施例，在上述快速跳頻方法中，在所述多級分頻的步驟之后且在所述進行混頻的步驟之前，還包括利用一多相濾波器來消除將要進行混頻的一路輸入中的3階諧波分量。綜上，本發明的低雜散快速跳頻頻率合成器包括ー個鎖相環路、數個多相濾波器、數個正交單邊帶混頻器、數個選通器及其他電路，可以產生MB-OFDM UffB中的本振信號，并且可以實現幾個頻點之間小于6ns的快速切換。同時，通過采用多項濾波器可以有效降低單邊帶混頻器所產生的雜散信號。 應當理解，本發明以上的一般性描述和以下的詳細描述都是示例性和說明性的，并且g在為如權利要求所述的本發明提供進ー步的解釋。
包括附圖是為提供對本發明進ー步的理解，它們被收錄并構成本申請的一部分，附圖示出了本發明的實施例，并與本說明書一起起到解釋本發明原理的作用。附圖中圖I示出了根據本發明的一個優選實施例的低雜散快速跳頻頻率合成器的示意圖。圖2示意性地示出了多相濾波器的結構圖。圖3示出了根據ー個優選實施例的快速跳頻方法的流程圖。
具體實施例方式
現在將詳細參考附圖描述本發明的實施例。圖I示出了根據本發明的一個優選實施例的低雜散快速跳頻頻率合成器的示意圖。在圖I所示的實施例中，本發明的低雜散快速跳頻頻率合成器主要包括單個鎖相環101、多個分頻器102-1 102-5、混頻器103、選通器104以及多相濾波器106。根據本發明，僅需要單個鎖相環101，該鎖相環101只需要產生ー固定頻率的信號。在圖I中，分頻器102-1 102-5依次級聯于該鎖相環101之后，從而可以生成不同頻率的信號。特別是，根據本發明的優選實施例，上述分頻器所述分頻器102-1 102-5均選用除2分頻器。例如，假設上述固定頻率為8. 448GHz (適用于MB-OFDM UffB)，則在圖I所示的示例中，分頻器102-1將生成頻率為4. 224GHz的信號，分頻器102-2將生成頻率為
2.112GHz的信號，分頻器102-3將生成頻率為I. 056GHz的信號，分頻器102-4將生成頻率為528MHz的信號，分頻器102-5將生成頻率為264MHz的信號。其中，這些不同頻率的信號都具有正交的I和Q兩路分量。圖I中，一混頻器103同多個分頻器中的一部分，即分頻器102-3和102-4，相連接。因此，分頻器102-3和102-4所生成的信號被輸入該混頻器103，以產生所需的MB-OFDMUffB中的本振信號。當然，也可以選用兩個或更多的混頻器，且這些混頻器的輸入可以是上述多個分頻器以及其它混頻器的輸出的任意組合。優選地，在以下描述的各實施例中，混頻器103采用正交單邊帶混頻器。最后，如圖I所示，兩個選通器104分別與所述多個分頻器的其余部分以及混頻器相連接，用以選擇某一時間所需的頻率。通常，正交單邊帶混頻器103在產生所需信號的同時也會額外地產生不需要的雜散信號。ー種重要的雜散信號產生機制是正交單 邊帶混頻器103 —路輸入中的3階諧波分量。例如，在上述圖I的示例中，當用4. 224GHz與264MHz混頻產生4. 488GHz信號時，
4.224GHz也會與264MHz的3階諧波分量產生3. 432GHz (4. 224-3*0. 264)的雜散信號。如果假設除2分頻器產生的264MHz信號是方波，此雜散信號將僅低于所需本振信號約10dB。傳統的濾除諧波分量的方法是采用低通濾波。但，這里的信號頻率較高，采用主動式濾波需消耗大量功耗和面積。而采用被動式濾波又難以實現強抑制所需的高階濾波器，且被動式濾波器會對信號造成衰減。針對上述問題，根據ー優選實施例，本發明利用正交單邊帶混頻器103的特性，在該混頻器103的一路輸入加入多相濾波器(Poly Phase Filter，簡稱PPF) 105。由于基頻和它的3階分量I、Q相位相反，該多相濾波器105可以用來消除3階分量而不影響基頻。如圖I所示，在混頻器103的兩路輸入上均設置了多相濾波器105。可以理解，這樣的設置并非是必須的，所屬技術領域的技術人員可以按照實際需要而選擇僅在某一路上設置ー多相濾波器，也可以在其它路上設置多相濾波器，以起到消除雜散信號的作用。圖2示意性地示出了多相濾波器的結構圖。如圖2所示，多相濾波器由簡單的兩級電阻-電容、電容-電阻網絡構成并具有針對I路分量的兩個輸入端以及針對Q路分量的兩個輸入端。該多相濾波器的基本工作原理為當其輸入端ロ信號IIP、IQP、IIN和IQN的相位分別為0度、-90度、180度和90度時，信號可以以較小的損耗，如6dB通過濾波器；當其輸入端ロ信號IIP、IQP、IIN和IQN的相位分別為0度、90度、180度和-90度時，信號將被大幅度衰減。由于ー組差分正交信號的基頻和它的3階分量的相位恰好相反，所以在多相濾波器的輸出可以容易地獲得大于30dB的3階分量抑制。以下結合附圖3來進ー步討論根據本發明的ー種可應用于上述低雜散快速跳頻頻率合成器的快速跳頻方法。如圖3所示，根據本發明的快速跳頻方法300主要包括步驟301，生成一固定頻率的信號；步驟302，對該固定頻率的信號進行多級分頻，以獲得多個具有正交的I和Q兩路分量且頻率不同的信號，其中所述多級分頻中的每ー個級分頻優選都是除2分頻；步驟303，對所述多個經分頻的信號中的一部分進行混頻；步驟304，將所述多個經分頻的信號中的其余部分與經混頻的信號輸入ー選通器；以及步驟305,由所述選通器選擇所需的頻率。根據本發明的ー個優選實施例，在上述多級分頻的步驟302之后且在上述進行混頻的步驟303之前，還可以進ー步包括利用一多相濾波器來消除將要進行混頻的一路輸入中的3階諧波分量的步驟。本發明的低雜散快速跳頻頻率合成器可以在ー個鎖相環的基礎上實現幾個頻點之間的快速切換。同時，通過采用多項濾波器還可以有效降低單邊帶混頻器所產生的雜散信號。
本領域技術人員可顯見，可對本發明的上述示例性實施例進行各種修改和變型而不偏離本發明的精神和范圍。因此，_在使本發明覆蓋落在所附權利要求書及其等效技術方案范圍內的對本發明的修改和變型。
權利要求
1.一種低雜散快速跳頻頻率合成器，包括 單個鎖相環，產生一固定頻率的信號； 多個分頻器，依次級聯于所述鎖相環之后，用以生成不同頻率的信號，其中所述不同頻率的信號都具有正交的I和Q兩路分量； 混頻器，所述多個分頻器的一部分所生成的信號被輸入所述混頻器，以產生本振信號；以及 選通器，與所述分頻器的其余部分以及所述混頻器相連接，用以選擇所需的頻率。
2.如權利要求I所述的低雜散快速跳頻頻率合成器，其特征在于，所述分頻器是除2分頻器。
3.如權利要求I所述的低雜散快速跳頻頻率合成器，其特征在于，所述混頻器是正交單邊帶混頻器。
4.如權利要求I所述的低雜散快速跳頻頻率合成器，其特征在于，還包括 多相濾波器，設置于所述混頻器的輸入端之前以消除雜散信號。
5.如權利要求4所述的低雜散快速跳頻頻率合成器，其特征在干，所述雜散信號是所述混頻器的一路輸入中的3階諧波分量。
6.如權利要求4所述的低雜散快速跳頻頻率合成器，其特征在干，所述多相濾波器由兩級電阻-電容、電容-電阻網絡構成并具有針對所述I路分量的兩個輸入端以及針對所述Q路分量的兩個輸入端。
7.ー種快速跳頻方法，包括 生成一固定頻率的信號； 對該固定頻率的信號進行多級分頻，以獲得多個具有正交的I和Q兩路分量且頻率不同的信號； 對所述多個經分頻的信號中的一部分進行混頻； 將所述多個經分頻的信號中的其余部分與經混頻的信號輸入ー選通器；以及 由所述選通器選擇所需的頻率。
8.如權利要求7所述的快速跳頻方法，其特征在于，所述多級分頻中的每ー個級分頻都是除2分頻。
9.如權利要求7所述的快速跳頻方法，其特征在于，在所述多級分頻的步驟之后且在所述進行混頻的步驟之前，還包括 利用一多相濾波器來消除將要進行混頻的一路輸入中的3階諧波分量。
全文摘要
本發明提出了一種低雜散快速跳頻頻率合成器，包括單個鎖相環，產生一固定頻率的信號；多個分頻器，依次級聯于所述鎖相環之后，用以生成不同頻率的信號，其中所述不同頻率的信號都具有正交的I和Q兩路分量；混頻器，所述多個分頻器的一部分所生成的信號被輸入所述混頻器，以產生本振信號；以及選通器，與所述分頻器的其余部分以及所述混頻器相連接，用以選擇所需的頻率。此外，本發明還提出了可應用于上述低雜散快速跳頻頻率合成器的快速跳頻方法。
文檔編號H03L7/18GK102790616SQ20111013092
公開日2012年11月21日 申請日期2011年5月19日 優先權日2011年5月19日
發明者孔維新 申請人:恒原微電子(上海)有限公司