[发明专利]一种自动频率调谐锁相环及其自动频率调谐方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通讯射频技术领域，具体地，涉及一种自动频率调谐锁相环及其自动频率调谐方法。

背景技术

锁相环广泛应用于各种无线通讯装置中，随着无线通讯技术的不断发展，多标准、多通带、大容量移动通信装置越来越受欢迎。这就要求锁相环具备很宽的频率工作范围、能克服工艺变化的影响、且能适应各种工作条件。随着工艺电源电压的不断下降，调谐电压范围也相应地减小，而小的调谐电压和宽的调谐范围必然导致压控振荡器的增益变大，锁相环的相位噪声性能变差。针对这种情况，将压控振荡器的调频曲线从一条扩展到多条，这样既可以保证较宽的频率调频范围，又能保证压控振荡器的增益不至于过大，相位噪声性能不会变差。

针对多频段压控振荡器的应用，自动频率调谐电路被加入到锁相环电路中。目前，已经存在的自动频率调谐方法主要有两种，一种是基于动态电压比较的自动频率调谐方法。如论文A multi-band single-loop PLL frequency synthesizer with dynamically-controlled switched tuning VCO[A].(Proc43^rd IEEE Midwest Symp Circ and Syst[C].Lansing,MI,USA.2000.818-821)中提出的基于动态电压比较的自动频率调谐方法，比较器的电压定义了环路滤波器输出电压的工作范围，一旦压控振荡器的控制电压超出工作范围，启动压控振荡器的频段变化，直到输出正确的工作频率。每次变化需要的时间等于锁相环锁定时间的倍数；此外，当分频比变化时，压控振荡器的控制电压波动较大，有可能使自调谐回路误动作，调谐到错误的值。另外一种是基于依次比较计数差值的自动频率调谐方法。如论文A CMOS self-calibrating frequency synthesizer[J].IEEE J Sol Sta Circ,2000,35(10):1437-1444中提出的基于依次比较计数差值的自动频率调谐方法，断开锁相环模拟环路，设置压控振荡器初值，两个计数器开始计数；当R计数器首先完成计数，调谐VCO的控制位，以加速R计数器，一旦V计数器首先完成计数，停止计数，调谐完成，自调谐电路停止工作，启动模拟锁相环路。它要求R和V计数器的计数长度必须足够长，以避免初始相位的影响。在这种情况下，计数器计数长度不能灵活地控制；其次，频率调谐是从最小值台阶式逐步向上调谐，最差调谐时间可能达到2^N次，N为数字控制比特长度。自调谐实现的频率分辨率不能灵活地控制。

综上所述，自动频率调谐方法如果基于动态电压比较的方法实现，则调谐时间过长，控制电压波动较大，自调谐回路有可能产生误动作；如果基于依次比较计数差值的方法实现，则容易受初始相位的影响，调谐时间过长，频率分辨率不能灵活控制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对目前已经存在的自动频率调谐电路及自动频率调谐方法的不足，提出一种自动频率调谐锁相环及其自动频率调谐方法。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案包括：