專利名稱：頻率合成設備和方法
技術領域：
本發明的實施方式涉及頻率合成。具體地,本發明的實施方式涉及射頻處的頻率合成。
背景技術：
盡管目前存在能夠產生在射頻處振蕩的電流的射頻合成器，但是這些射頻合成器存在某些缺陷。某些射頻合成器不能在廣泛的頻率范圍上操作。某些射頻合成器不能快速地在不同頻率之間切換。另外的射頻合成器太笨重或難以與無線電系統中使用的其他技術集成。
發明內容
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根據本發明的各種但無需全部實施方式，提供了一種設備，包括自旋力矩振蕩器，配置用于接收輸入電流以及產生射頻輸出信號；以及可調諧的電流源，用于向該自旋力矩振蕩器提供輸入電流。根據本發明的各種但無需全部實施方式，提供了一種方法，包括獲取所需輸出頻率的指示；控制通往自旋力矩振蕩器的輸入電流，以產生所需輸出頻率的射頻輸出信號。
為了更好地理解本發明的各種實施方式示例，現在僅示例性地參考附圖，其中圖I示意性地示出了作為創建射頻輸出信號的頻率合成器進行操作的設備示例；圖2A示意性地示出了通往自旋力矩振蕩器的電流示例；圖2B示意性地示出了源自自旋力矩振蕩器的輸出信號示例；圖3示意性地示出了控制器的示例；圖4示意性地示出了數字調制；圖5示意性地示出了用于數字調制的數據結構；圖6示意性地示出了作為創建射頻輸出信號的頻率合成器進行操作的設備示例；圖7示意性地示出了用于功率補償的數據結構；圖8示意性地示出了方法40 ；圖9示意性地示出了圖8中方法的框的一個示例；以及圖10示意性地示出了自旋力矩振蕩器的示例。
具體實施例方式附圖示出了設備10，包括自旋力矩振蕩器6，配置用于接收輸入電流5和產生射頻輸出信號7 ;以及可調諧的電流源4，用于向自旋力矩振蕩器6提供輸入電流5。圖I示意性地示出了設備10。在此示例中，設備10作為創建射頻輸出信號7的頻率合成器進行操作。設備10可以附加地在輸出電流5上提供數據調制，如下文所述。
所示設備10在此示例中包括控制器2、可調諧的電流源4和自旋力矩振蕩器6。控制器2生成控制信號3并向可調諧的電流源4提供該控制信號3。可調諧的電流源配置用于向自旋力矩振蕩器6提供輸入電流5。輸入電流5可由控制信號3調諧。具體地，電流源提供的輸入電流5的振幅如何隨時間改變是由控制信號3控制的。圖2A示意性地示出了輸入電流5可以如何隨時間改變的示例。自旋力矩振蕩器6接收輸入電流5，并且配置用于產生射頻輸出電流7。射頻輸出信號7的頻率取決于輸入電流5的振幅和施加的磁場(如果有的話)。圖2B示意性地示出了輸出信號7可以如何隨時間改變的示例。示出的此輸出信號7由自旋力矩振蕩器6在接收到如圖2A所示輸入電流5時產生。可見，輸出信號7中的振蕩頻率在輸入電流5的量級增大時會增大。也可見,輸出電流7中的振蕩頻率對輸入電流5量級改變的響應非常快速。盡管在圖2B中，輸出信號7的量級示出為相同振幅，然而，在實際實現中，可以存在某些離差(dispersion)，并且振幅可以隨頻率變化。 返回參考圖1，射頻輸出信號7繼而被提供至射頻電路8，該射頻電路8典型地至少包括用于將射頻輸出信號7變換成以射頻傳輸的無線電信號的天線。控制器2配置用于通過控制向自旋力矩振蕩器6提供的輸入電流5的振幅來控制射頻輸出信號7的頻率。控制器2可以使用支持硬件功能性的指令來實現，例如，通過使用通用或專用處理器中、可以存儲在計算機可讀存儲介質(盤、存儲器等)上、待由該通用或專用處理器執行的可執行計算機程序指令來實現。控制器2的一個示例在圖3中示出。處理器12配置用于從存儲器讀取14以及向其寫入。處理器12也可以包括這樣的輸出接口，經由該輸出接口，處理器12輸出數據和/或命令；以及這樣的輸入接口，經由該輸入接口，向處理器12輸入數據和/或命令。存儲器14存儲計算機程序16，其包括在加載至處理器12時會控制控制器2的操作的計算機程序指令。計算機程序指令16提供了這樣的邏輯和例程，其支持該設備執行例如圖4、圖8和圖9中所示的方法。通過讀取存儲器14，處理器12能夠加載并執行計算機程序16。存儲器14也可以存儲將不同符號向控制信號3進行映射的映射18，其中控制信號3控制電流源4產生特定的預定振幅。計算機程序可以經由任何適當的遞送機制到達控制器2。遞送機制例如可以是計算機可讀存儲介質、計算機程序產品、存儲器設備、諸如⑶-ROM或DVD的記錄介質、有形地體現計算機程序16的制品。遞送機制可以是配置用于可靠傳送計算機程序16的信號。設備10可以將計算機程序16作為計算機數據信號進行傳播或傳輸。盡管將存儲器14示出為單個部件，但是其也可以實現為一個或多個單獨部件，其中的某些或全部可以是集成的和/或可移除的，和/或可以提供永久/半永久/動態/緩存存儲。引用‘計算機可讀存儲介質’、‘計算機程序產品’、‘有形體現的計算機程序’等或‘控制器’、‘計算機’、‘處理器’等應當理解為不僅僅涵蓋具有不同架構(諸如單個/多個處理器架構和串行(馮諾依曼)/并行架構)的計算機，而且涵蓋專用電路，諸如現場可編程門陣列(FPGA)、專用集成電路(ASIC)、信號處理設備和其他處理設備。對計算機程序、指令、代碼等的引用應當理解為涵蓋用于可編程處理器的軟件或固件，諸如，例如，硬件設備的可編程內容，無論是用于處理器的指令，還是用于固定功能設備、門陣列或可編程邏輯器件等的配置設置。如此申請中使用的，術語‘電路’涉及下述所有(a)純硬件電路實現(諸如，純模擬和/或數字電路的實現)和(b)電路和軟件(和/或固件)的組合，諸如(可應用為)(i)處理器的組合或
(ii)處理器/軟件(包括數字信號處理器)、軟件和存儲器的部分，其一起工作以引起諸如移動電話或服務器的設備執行各種功能)，以及(C)電路，諸如微處理器或微處理器的部分，其需要軟件或固件以進行操作，即使軟件或固件不是物理上存在的。‘電路’的這一定義適用于此術語在此申請(包括任何權利要求)中的所有使用。 作為另一示例，如在此申請中使用的，術語‘電路’也涵蓋純處理器(或多個處理器)或處理器的部分及其隨附軟件和/或固件的實現。術語‘電路’也涵蓋(作為示例以及如果適用于特定權利要求元素的話)用于移動電話的基帶集成電路或應用處理器集成電路或服務器、蜂窩網絡設備或其他網絡設備中類似的集成電路。參考圖4，控制器2可以通過對控制信號3進行調制來將數據21的數字調制20提供在所發射的無線電波上，該控制信號3繼而提供給電流源4。此調制的控制信號3對輸入電流5進行調制，這將導致對輸出電流7的調制以及繼而導致對所傳輸無線電波的調制。頻率調制例如，可以通過跨大范圍改變輸入電流5的振幅來提供寬帶頻率調制。該范圍可以劃分成多個預定振幅水平，并且每個振幅水平可以與特定符號相關聯。參考圖5，數據集21中每個符號S」與輸入信號3的特定振幅L相關聯。如果控制器2需要支持符號S」的傳輸，則其產生控制信號3，該控制信號控制電流源以產生具有振幅L的輸入電流5。因此，存在不同的符號與不同預定控制信號3之間的映射18。每個不同的預定控制信號3控制電流源4以產生針對輸入電流5的特定預定振幅。輸入信號5的每個預定振幅導致自旋力矩振蕩器6產生輸出電流7的特定預定頻率，其中該輸出電流7的特定預定頻率可以用于傳輸具有該頻率的無線電波。因此，在數據21的不同符號與所傳輸無線電信號的頻率之間存在映射。在此示例中，對輸入電流5的振幅的控制對該數據進行調制(通過改變該頻率)。跳頻突發作為另一示例，可以通過控制輸入電流5的振幅以選擇頻率信道以及使用諸如開關鍵控的另一調制技術對該信道中的數據進行調制來提供寬帶頻率調制。例如，輸入電流5的振幅可以在很大范圍內變化。該范圍可以劃分成多個預定的振幅水平，并且每個振幅水平可以與特定頻率信道相關聯。該數據繼而可以使用通往自旋力矩振蕩器6的輸入電流5的突發而被調制到信道上。輸入電流5的連續突發可被提供至自旋力矩振蕩器6，每個突發具有不同的電流振幅。每個突發可以在預定水平和基礎水平之間改變，以提供振幅移位鍵控。例如，零基礎振幅可以用于開關鍵控。
在無線電通信系統中，通常存在所傳輸信號必須遵守的某些預定時隙/周期/結構。例如，一個時間周期用于一個符號，或者用于一組符號。可以針對每個頻率調制符號使用一個時間間隔(這不是高效的，但是可以提供更可靠的通信)，或者在一個符號間隔內快速頻率移位(這可以有效地導致多頻帶傳輸(更有效地使用信道容量))來完成頻率調制。在一個實施方式中，提供至自旋力矩振蕩器6的輸入電流5的連續突發中的每個突發具有不同的電流振幅，并且包括不同移位鍵控調制的數據符號。不同的符號在由電流振幅限定的特定頻率信道中連續傳輸。不同的符號可以在單獨的符號間隔或相同的符號間隔中傳輸。此實施方式對于快速跳頻實現是有用的，而快速跳頻實現可以用于加強無線電通信的安全性或用于最小化干擾。在另一實施方式中，提供至自旋力矩振蕩器6的輸入電流5的連續突發中的每個突發具有不同的電流振幅并且代表相同的數據符號。該符號在單個符號間隔內、由電流振幅限定的所有頻率信道中連續傳輸。此實施方式同時在多個頻率信道上擴展該符號。 在此實施方式中，可能適于具有并行操作的多個自旋力矩振蕩器，每個自旋力矩振蕩器將符號調制到其自己預定的頻率信道子集上。多個自旋力矩振蕩器的每個自旋力矩振蕩器可以包括在如圖I所示的布置中。用于并行布置的電流輸出7繼而將在饋送至天線之前合并。應當理解，設備10作為數模轉換器進行操作，并且不需要單獨的數模轉換器部件。如之前所描述的，輸出信號7的最大振幅可能隨頻率改變，或者輸出信號7的振幅可能太低。圖6示意地示出了解決此問題的設備10。設備10與圖I所示設備10類似，并且類似的附圖標記涉及類似的特征。然而，此設備10是無線電通信系統的部分，其在此示例中是無線電發射器設備。該附圖附加地將射頻電路8示出為包括功率放大器30和天線32。功率放大器30接收輸出信號7，并且在相同頻率處產生放大的電信號33。此放大的射頻信號33用作針對天線32的饋送。功率放大器30從控制器2接收補償信號31。控制器2訪問數據庫36 (圖7)，該數據庫36將不同的控制信號3與不同的補償信號31相關聯。如果控制器2提供第一控制信號3，則將產生具有第一頻率和第一振幅的第一頻率輸出信號7。第一補償信號31被提供至功率放大器，使得放大的信號33處于第一頻率以及具有定義的振幅(功率)。如果控制器2提供第二控制信號3，則將產生具有第二頻率和第二振幅的第二頻率輸出信號7。第二補償信號31被提供至功率放大器30，使得放大的信號33處于第二頻率以及具有定義的振幅(功率)。由此，預先確定補償信號31，以補償輸出信號7的最大振幅隨著信號頻率而改變的變化。圖8示意地示出了方法40。該方法40包括在框42,獲取所需輸出頻率的指示。繼而，在框44，控制去往自旋力矩振蕩器6的輸入電流，以產生所需輸出頻率的射頻輸出信號7。
圖9示意性地示出了框42的一個示例。在框51，控制器2接收數據。這可以在內部生成，或者從外部源接收。在框52，控制器2生成與該數據對應的調制序列。在框53，控制器2生成跳頻序列。在框54，控制器2生成控制信號3，該控制信號3控制自旋力矩振蕩器6以生成射頻輸出信號7，其中輸出信號7的無線電頻率根據跳頻序列改變。如果執行頻率調制，與該數據符號對應的調制序列還定義跳頻序列。該數據符號是通過改變頻率信道而傳送的。
如果執行振幅移位鍵控調制，則對應于該數據符號的調制序列定義振幅鍵控移位，并且跳頻序列定義哪些頻率信道用于哪些符號。在一個快速跳頻實現中，符號在其自己的不同頻率信道中進行連續傳輸。在另一寬帶實現中，在單個符號間隔內、在所有頻率信道中連續傳輸符號。圖10示意性地示出了自旋力矩振蕩器6的示例。自旋力矩振蕩器限定通過磁力固定層61、非磁性間隔物層62和磁力軟層63的納米級電流路徑。在自旋振蕩器的其他示例中，可以使用更復雜的磁性堆棧。自旋力矩振蕩器6可以配置為巨磁電阻自旋閥或磁隧道結。在此示出的示例中,磁力軟層63具有納米級外部接觸電極66,其具有外周絕緣體64。納米級部件具有IO-IOOnm的最大寬度尺寸。磁力固定層61具有外部接觸電極65。磁力固定層61的磁性決定施加至電極65的輸入直流電流5中自旋極化的方向。磁力軟層63具有可以通過自旋極化輸入電流5容易改變的磁性。由磁力固定層61經由間隔物層62向磁力軟層63提供的自旋極化電流5導致磁力軟層63磁矩的旋進(precession)。這導致自旋力矩振蕩器設備的振蕩磁電阻。振蕩電阻可以用于生成振蕩輸出信號7。隨著輸入電流5的增大，磁電阻的振蕩頻率會增大，并且輸出信號7的振蕩頻率會增大。振蕩典型地位于GHz范圍內。設備10是用于超寬帶(UWB)通信的適當頻率合成器。設備10可以是配置用于在無線電發射器設備中使用的模塊。如此處使用的，‘模塊’涉及這樣的單元或設備，其排除了將由最終制造者或用戶添加的某些部分/部件。圖4、圖8和圖9中示出的框可以代表計算機程序中的代碼段和/或方法的步驟。框特定順序的示意并不必須暗示對這些框存在需要的或優先的順序，并且框的順序和布置是可以改變的。此外，某些步驟可以省去。盡管已經參考各種示例在上述段落中描述了本發明的實施方式，但是應當理解，可以對所給出示例做出修改，而不脫離要保護的本發明范圍。在前述描述中描述的特征可以利用除明確描述的組合之外的組合使用。盡管已經參考某些特征描述了功能，但是這些功能可以由其他特征執行，而不管是否描述。盡管已經參考某些實施方式描述了特征，但是這些特征也可以出現在其他實施方式中，而無論是否描述。
盡管在前述描述中著重描述了被認為是較為重要的本發明特征，但是應當理解， 本申請要求保護在附圖中示出的和/或前文參考的任何可專利性特征或特征的組合，而無論是否強調。
權利要求
1.一種設備，包括 自旋力矩振蕩器，配置用于接收輸入電流以及產生射頻輸出信號；以及 可調諧的電流源，用于向所述自旋力矩振蕩器提供輸入電流。
2.如權利要求I的設備，其中所述可調諧的電流源配置用于向所述自旋力矩振蕩器提供輸入電流突發。
3.如權利要求I或2的設備，其中所述可調諧的電流源配置用于向所述自旋力矩振蕩器提供輸入電流突發序列，其中每個輸入電流突發具有不同的電流振幅。
4.如前述任一權利要求的設備，其中所述控制器配置用于通過控制向所述自旋力矩振蕩器提供的所述輸入電流的振幅來控制所述射頻輸出信號的頻率。
5.如前述任一權利要求的設備，其中所述控制器配置用于通過改變所述輸入電流的振幅來提供寬帶頻率調制。
6.如前述任一權利要求的設備，其中所述控制器配置用于通過在預定水平之間改變所述輸入電流的振幅來提供調制。
7.如前述任一權利要求的設備，其中所述控制器配置用于通過在預定水平之間改變所述輸入電流以提供相應的多頻帶頻率以及通過在預定水平和基礎水平之間改變以提供振幅移位鍵控來提供多頻帶振幅移位鍵控。
8.如權利要求7的設備，其中所述振幅移位鍵控是開關鍵控。
9.如前述任一權利要求的設備，其中所述控制器配置用于在單個符號間隔內、在多個預定水平之間改變所述輸入電流的振幅。
10.如前述任一權利要求的設備，包括多個自旋力矩振蕩器，每個自旋力矩振蕩器配置用于接收輸入電流以及產生射頻輸出信號；以及多個可調諧的電流源，每個電流源配置用于向相應的自旋力矩振蕩器提供輸入電流。
11.如權利要求10的設備，其中每個控制器配置用于在每個符號間隔內、將所述輸入電流維持在多個預定水平的不同水平處。
12.如前述任一權利要求的設備，其中所述控制器配置用于補償所述射頻輸出信號的功率。
13.一種無線電發射器設備，包括如前述任一權利要求所述的設備。
14.一種射頻合成器,包括 自旋力矩振蕩器，配置用于接收輸入電流以及產生射頻輸出信號；以及 可調諧的電流源，用于向所述自旋力矩振蕩器提供輸入電流。
15.一種方法，包括 獲取所需輸出頻率的指示； 控制通往自旋力矩振蕩器的輸入電流，以產生所述所需輸出頻率的射頻輸出信號。
16.如權利要求15的方法，包括僅在預定水平之間改變所述輸入電流的振幅。
17.如權利要求15或16的方法，包括向所述自旋力矩振蕩器提供輸入電流的突發。
18.如權利要求15、16或17的方法，包括在預定水平之間改變所述輸入電流以提供相應的多頻帶頻率，以及在預定水平和基礎水平之間改變以提供振幅移位鍵控。
19.如權利要求15-18中任一的方法，包括在單個符號間隔中、在多個預定水平之間改變所述輸入電流的振幅。
20.如權利要求15-19中任一的方法,包括補償所述射頻輸出信號的功率。
全文摘要
一種設備，包括自旋力矩振蕩器，配置用于接收輸入電流以及產生射頻輸出信號；以及可調諧的電流源，用于向該自旋力矩振蕩器提供輸入電流。
文檔編號H03B15/00GK102892705SQ201180023985
公開日2013年1月23日 申請日期2011年5月13日 優先權日2010年5月14日
發明者P·帕薩南, V·厄莫洛夫, M·A·奧克薩南, M·K·沃宇蒂萊南, E·T·塞帕拉 申請人:諾基亞公司