发射器的频率校准

申请号 CN201480079305.4 申请日 2014-12-18 公开(公告)号 CN106416079A 公开(公告)日 2017-02-15
申请人 赛普拉斯半导体公司; 发明人 马歇尔·王; 谢妙星;
摘要 公开了用于实现 频率 校准 电路 的系统、方法和设备。设备可包括数据源,其被配置为基于第一数据值生成第一数据 信号 和基于第二数据值生成第二数据信号。设备可包括增益控制电路,其被配置为接收来自数据源的第一数据信号和第二数据信号,并且该设备生成第一 修改 的数据信号和第二修改的数据信号。设备可包括 振荡器 电路,其被配置为至少部分地基于第一修改的数据信号和第二修改的数据信号生成第一 输出信号 和第二输出信号。设备可包括校准电路,其被配置为基于第一输出信号和第二输出信号确定调整值,并且还被配置为基于所确定的调整值改变增益控制电路的增益。
权利要求

1.一种设备,包括:
数据源,其被配置为基于第一数据值生成第一数据信号,并且还被配置为基于第二数据值生成第二数据信号;
增益控制电路,其被配置为接收来自所述数据源的所述第一数据信号和所述第二数据信号,并且还被配置为通过将所接收的第一数据信号和所接收的第二数据信号按增益放大来生成第一修改的数据信号和第二修改的数据信号;
振荡器电路,其被配置为至少部分地基于所述第一修改的数据信号和所述第二修改的数据信号来生成第一输出信号和第二输出信号,所述第一输出信号具有第一频率,以及所述第二输出信号具有第二频率;以及
校准电路,其被配置为接收由所述振荡器电路生成的所述第一输出信号和所述第二输出信号、被配置为基于所接收的第一输出信号和所接收的第二输出信号来确定调整值,并且还被配置为基于所确定的调整值来改变所述增益控制电路的增益。
2.根据权利要求1所述的设备,其中,所述校准电路被配置为基于差值和参考值之间的比较来确定所述调整值,所述差值表示所述第一频率和所述第二频率之间的差。
3.根据权利要求2所述的设备,其中,所述校准电路包括至少一个频率计数器,所述至少一个频率计数器被配置为在第一测量周期期间测量所述第一频率,并且还被配置为在第二测量周期期间测量所述第二频率。
4.根据权利要求3所述的设备,其中所述数据源被配置为在所述第一测量周期期间生成所述第一数据值,其中,所述至少一个频率计数器被配置为在所述第一测量周期期间测量所述第一输出信号,其中,所述数据源还被配置为在所述第二测量周期期间生成所述第二数据值,其中,所述至少一个频率计数器还被配置为在所述第二测量周期期间测量所述第二输出信号,以及其中,所述第一数据值不同于所述第二数据值。
5.根据权利要求4所述的设备,其中所述振荡器电路是压控振荡器,所述压控振荡器被配置为至少部分地基于所述第一修改的数据信号的振幅来生成所述第一频率,以及还被配置为至少部分地基于所述第二修改的数据信号的振幅来生成所述第二频率。
6.根据权利要求5所述的设备,其中所述振荡器电路包括被配置为调节所述振荡器电路的相位和频率的相环(PLL)。
7.根据权利要求6所述的设备,其中所述PLL被配置为在所述第一测量周期期间与所述振荡器电路耦合。
8.根据权利要求7所述的设备,其中所述PLL被配置为在所述第二测量周期期间与所述振荡器电路解耦。
9.根据权利要求1所述的设备,还包括:
数模转换器(DAC),其被配置为接收来自所述增益控制电路的所述第一修改的数据信号和所述第二修改的数据信号、被配置为将所述第一修改的数据信号和所述第二修改的数据信号转换为第一模拟数据信号和第二模拟数据信号,并且还被配置为向所述振荡器电路提供所述第一模拟数据信号和所述第二模拟数据信号。
10.根据权利要求1所述的设备,其中所述数据源为高斯频移键控(GSFK)数据源,所述高斯频移键控(GSFK)数据源被配置为生成通过移动通信设备的无线连接传输的数据。
11.根据权利要求1所述的设备,其中,所述数据源为查询表。
12.一种方法,包括:
利用校准电路,确定由振荡器电路在第一测量周期期间生成的第一输出信号的第一频率,所述第一输出信号基于至少部分地表示第一数据值的第一数据信号生成,所述第一数据信号接收自增益控制电路;
利用所述校准电路,确定由振荡器电路在第二测量周期期间生成的第二输出信号的第二频率,所述第二输出信号基于至少部分地表示第二数据值的第二数据信号生成,所述第二数据信号接收自所述增益控制电路;
利用所述校准电路,基于所述第一频率、所述第二频率以及参考值生成调整值,所述调整值识别所述参考值和所述第一频率与所述第二频率之间的差值之间的比率;以及基于所生成的调整值调整所述增益控制电路的增益。
13.根据权利要求12所述的方法,其中所述振荡器电路包括锁相环(PLL),以及其中所述方法还包括:
将所述PLL设置到预定的频率。
14.根据权利要求13所述的方法,还包括:
响应于所述第一数据信号的所述生成,使所述PLL与所述振荡器电路耦合。
15.根据权利要求14所述的方法,还包括:
先于所述第二数据信号的所述生成,使所述PLL与所述振荡器电路解耦。
16.根据权利要求15所述的方法,其中所述PLL的所述耦合包括接通所述PLL的电荷,以及其中,所述PLL的所述解耦包括关闭所述电荷泵
17.根据权利要求15所述的方法,其中所述PLL的所述耦合包括闭合开关,以及其中,所述PLL的所述解耦包括断开开关。
18.一种系统,包括:
数字子系统,包括:
数据源,其被配置为基于第一数据值生成第一数据信号,以及还被配置为基于第二数据值生成第二数据信号;
增益控制电路,其被配置为接收来自所述数据源的所述第一数据信号和所述第二数据信号,以及还被配置为通过将所接收的第一数据信号和所接收的第二数据信号按增益放大来生成第一修改的数据信号和第二修改的数据信号;
控制子系统,包括:
振荡器电路,其被配置为至少部分地基于所述第一修改的数据信号和所述第二修改的数据信号来生成第一输出信号和第二输出信号,所述第一输出信号具有第一频率,以及所述第二输出信号具有第二频率;以及
校准电路,其被配置为接收由所述振荡器电路生成的所述第一输出信号和所述第二输出信号、被配置为基于所接收的第一输出信号和所接收的第二输出信号来确定调整值,并且还被配置为基于所确定的调整值来改变所述增益控制电路的增益。
19.根据权利要求18所述的系统,其中所述校准电路被配置为基于差值和参考值之间的比较来确定所述调整值,所述差值表示所述第一频率和所述第二频率之间的差,以及其中所述校准电路包括至少一个频率计数器,所述至少一个频率计数器被配置为在第一测量周期期间测量所述第一频率,以及还被配置为在第二测量周期期间测量所述第二频率。
20.根据权利要求19所述的系统,其中所述数据源被配置为在所述第一测量周期期间生成所述第一数据值,
其中所述至少一个频率计数器被配置为在所述第一测量周期期间测量所述第一输出信号,
其中所述数据源还被配置为在所述第二测量周期期间生成所述第二数据值,其中所述至少一个频率计数器还被配置为在所述第二测量周期期间测量所述第二输出信号,
其中所述第一数据值不同于所述第二数据值,
其中所述振荡器电路是压控振荡器,所述压控振荡器被配置为至少部分地基于所述第一修改的数据信号的振幅来生成所述第一频率,以及还被配置为至少部分地基于所述第二修改的数据信号的振幅来生成所述第二频率,以及
其中所述振荡器电路包括被配置为调节所述振荡器电路的相位和频率的锁相环(PLL)。

说明书全文

发射器的频率校准

[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请是于2014年9月23日提交的美国专利申请号为14/494,218的延续,其依据35U.S.C.§119(e)要求于2014年5月29日提交的美国临时专利申请号为62/004,548的权益,申请全部内容通过引用以其整体并入本文。

技术领域

[0003] 本公开大体上涉及发射器,更具体地,涉及与发射器相关联的频率校准技术。
[0004] 背景
[0005] 各种通信设备,譬如智能手机和平板个人电脑(PC),可包括各种无线通信设备,其包括被配置为将数据值传输到其他通信设备的发射器。这样的发射器可基于频率调制技术传输数据,其中发射器的操作频率或载波频率被调制了预定量,以识别、编码或表示特定的数据值。传统的发射器和用在传统的发射器中的传统的振荡器因为它们易受依赖于操作变量和频率信道的性能变化的影响而仍然受限,这可引起频率漂移和在频率调制中所编码的数据值的表示上的不一致。此外,传统的发射器仍然受限,因为它们不能高效且有效地校准自身来计算这样的操作变量。
[0006] 附图简述
[0007] 图1图示了根据一些实施例实现的、包括频率校准电路的发射器的一部分的示例的图。
[0008] 图2图示了根据一些实施例实现的、包括频率校准电路的发射器的一部分的另一示例的图。
[0009] 图3图示了根据一些实施例实现的、用相环实施的振荡器电路的示例的图。
[0010] 图4图示了根据一些实施例实现的频率校准方法的示例的流程图
[0011] 图5图示了根据一些实施例实现的频率校准方法的另一示例的流程图。
[0012] 图6图示了根据一些实施例实现的调整值生成方法的示例的流程图。
[0013] 详细描述
[0014] 在以下的描述中,阐述了许多特定的细节,以便提供对所提出的概念的透彻的理解。所提出的概念可以被实践,而无需这些特定细节的一些或全部。在其他实例中,没有详细描述众所周知的过程操作,以免不必要地模糊所描述的概念。虽然一些概念将结合特定示例进行描述,但要理解这些示例不旨在限制。
[0015] 如先前所讨论的,各种计算设备,譬如智能手机和平板个人电脑(PC),可包括各种无线通信设备,其包括被配置为将数据值传输到其他通信设备的发射器。例如,这样的发射器可包括蓝牙无线电和其他2.4GHz无线电,或与任何其他合适的传输技术兼容的其他设备。这样的发射器可基于频率调制技术传输数据,其中发射器的操作频率或载波频率被调制了预定量,以识别或表示特定的数据值。例如,数据可通过增加或减去固定的频率或预定的频率以达到发射器的正常操作频率或目标操作频率来编码。因此,目标频率可增加或降低,以表示或编码不同的数据值。在各种实施例中,通信标准,譬如蓝牙标准,可能需要目标频率偏移的最多+/-百分之十的频率偏差。例如,目标频率偏移或目标频率偏差可能偏离振荡器的载波频率或操作频率250KHz。因此,实际的操作频率偏差应介于偏离目标频率的225KHz和275KHz之间,以正确地编码零和一。如果偏差或调制超出该范围,则数据值可能不能由被包括在接收单元中的解调器正确地识别。
[0016] 发射器和用在发射器中的振荡器可能易受操作变量的影响,该操作变量可引起在数据的频率调制传输期间所实现的频率偏差上的变化。例如,用于制作发射器的制造过程、操作温度、操作电压中的变化以及振荡器在不同频率信道上的性能变化可使所产生的频率偏差的幅度以不可预知的方式增加或降低。在这样的实例下,由FM编码技术引入的调制可能或可能不能足以由可被包括在接收单元中的解调器正确地记录或检测。
[0017] 例如,特定的传输技术或传输标准可能需要特定的频率偏差来识别特定的数据值。在一个示例中,蓝牙标准可能需要250KHz的偏差(+/-百分之十的容差)来正确地编码数据值。如果发射器由于先前所讨论的变量经历了性能变化或其他非线性行为,则其可能不再产生介于大约225Khz到275Khz之间的偏差,而是可能产生仅大约200KHz的偏差。在这个实例中,低值(譬如零)以及高值(譬如一)将不被正确地编码,因为由发射器产生的频率不足够远到由接收单元正确地识别。因此,操作变量和操作频率信道对发射器的影响可能大大地降低数据传输/接收的保真度。传统的发射器不能够高效并有效地补偿这样的变量,因此遭受了从性能退化、信号保真度上的降低到完全传输失败范围上的有害的影响。
[0018] 本文中公开了包括发射器的各种系统、方法和设备,该发射器可包括或耦合到能够基于其当前的操作条件和操作参数校准发射器的校准电路。例如,如本文中所公开的设备可包括数据源,其可基于至少一个数据值生成数据信号。数据信号可被提供到增益控制电路,其被配置为通过放大或衰减由第一增益接收的数据信号来生成修改的数据信号。修改的数据信号可被提供到振荡器电路,其被配置为生成输出信号。在各种实施例中,振荡器电路可以是压控振荡器。因此,数据信号和作为结果的修改的数据信号的振幅可改变或修改由振荡器生成的输出信号的频率。
[0019] 在一些实施例中,设备也可包括校准电路,其可在不同的数据值被输入到增益控制电路时测量振荡器电路的输出。校准电路可将所测量的值与参考值进行比较,以生成调整值。调整值可用于修改或改变增益控制电路的增益,以补偿所测量的值和参考值之间的任意差值。通过这种方式,发射器的一个或多个组件可由校准电路修改,以补偿和抵消可通过其他方式影响发射器的性能的任何操作变量。在一些实施例中,校准电路可在传输会话之间执行这样的校准过程。在各种实施例中,校准过程可在每个数据包的传输之前来执行。
[0020] 图1图示了根据一些实施例实现的、包括频率校准电路的发射器的一部分的示例的图。如类似以上陈述的,发射器(譬如发射器100)可被包括在设备中,以将数据传输到可被包括在另一设备中的接收单元。例如,发射器100可被包括在个人计算机(PC)、平板PC或移动通信设备中,并且可被配置为利用频率调制(FM)传输技术来无线地传输数据。因此,发射器100可包括一个或多个组件,其被配置为生成具有特定频率的载波,该特定频率被调制以编码通过无线连接传输的数据值。如类似以上讨论的,经由无线连接与发射器100进行通信的接收单元可被配置为基于由发射器100产生的频率偏差来识别数据值。例如,被包括在接收单元中的解调器可被配置为记录在数据的传输期间由发射器100产生的高频和低频。解调器可被配置为基于所记录的高频和低频来确定中心频率,并且还可被配置为基于偏离中心频率的距离或偏差来识别数据值。在各种实施例中,如果偏差过小并超出由传输标准(譬如蓝牙标准)指定的容差,则解调器将不能够将高频和低频与背景噪声中区分开,并且传输保真度可能被有害影响。
[0021] 如先前所讨论的,操作变量和操作条件可能影响发射器100的组件的操作,譬如可被包括在发射器100中的振荡器电路的组件。因此,发射器100可包括校准电路,譬如校准电路110,其可被配置为补偿操作变量和操作条件,以确保振荡器电路的操作和发射器100的操作符合预定的容差、阈值和标准,并且被配置为不管可能存在的任何操作条件和操作变量,以及不管哪个频率信道被用于传输,以高保真度通过无线连接来传输数据。
[0022] 因此,发射器100可包括数据源,譬如数据源102。在各种实施例中,数据源102可包括存储模、数据阵列、查询表或被配置为储存一个或多个数据值的缓冲器。数据值可以是与在包括发射器100的设备上实施的特定软件应用程序或其他程序相关联的数据。因此,被储存在数据源102中的数据值可以是从应用程序或程序所接收的用于经由发射器100传输的数据值。在一些实施例中,数据源102可以是数据接口或存储接口,其提供到可被包括在包含发射器100的设备中的另一存储设备的连通。因此,主存储器可包括一个或多个数据值,其由数据源102检索并被提供到发射器100的其他组件。如以下参照图4-图6更详细讨论的,数据源102也可被配置为储存与校准过程相关联的一个或多个数据值。这样的数据值可被预配置,或可从以下更详细讨论的校准电路110接收。
[0023] 在各种实施例中,数据源102可被配置为生成数据信号,其表示被储存在存储器中的数据值。例如,数据源102可被配置为生成具有波形(譬如方波)、可在表示被储存在存储器中的数据的位的高值和低值之间切换(譬如一和零)的数据信号。通过这种方式,数据源102可被配置为调制数据信号的振幅,以表示被储存在存储器中的数据值。多个数据值可在给定的时间段上在数据信号中被串行表示。
[0024] 在各种实施例中,所生成的数据信号可在被包括在发射器100中的增益控制电路(譬如增益控制电路104)处接收。根据各种实施例,增益控制电路104可包括控制逻辑,其被配置为动态地生成被配置为通过特定增益来修改所接收的数据信号的查询表。例如,所接收的数据信号的振幅可由识别所接收的数据信号的电压的第一组数据值来表示。因此,当接收到数据信号,且该数据信号的振幅随着时间变化时,被包括在第一组数据值中的特定数据值可用于在数据信号由增益控制电路104采样的每个时刻识别所接收的数据信号的振幅或电压。在各种实施例中,增益控制电路104可被配置为通过使第一组数据值乘以特定的增益生成包括第二组数据值的查询表。通过这种方式,增益控制电路104可将所接收的数据信号的采样电压映射到第二组数据值,从而有效地使所接收的数据信号的振幅乘以特定的增益,以生成修改的数据信号。将理解的是,乘以增益可放大或衰减所接收的数据信号的振幅。在一些实施例中,查询表可预先被储存或编程在增益控制电路104中。
[0025] 在各种实施例中,增益控制电路104可包括一个或多个放大器,譬如缓冲器、驱动器运算放大器,其可被配置为使数据信号乘以或放大增益或乘数,以增加或减小数据信号的振幅。如以下将要更详细讨论的,数据信号的这样的修改可能随后会影响发射器100的振荡器(譬如振荡器电路108)的行为。在各种实施例中,增益控制电路104的增益可以是可配置的,使得该增益可由发射器100的一个或多个组件改变或修改。如以下将更详细讨论的,增益可由控制电路或控制逻辑(譬如校准电路110的控制逻辑116)修改或改变。
[0026] 发射器100还可包括数模转换器(DAC),譬如DAC 106。在各种实施例中,DAC 106可接收由增益控制电路104生成的修改的数据信号,其可以是数字信号,并可将修改的数据信号转换成模拟信号。通过这种方式,DAC 106可将修改的数据信号转换成模拟信号,其可由发射器100的振荡器(譬如振荡器电路108)处理。
[0027] 如以上所陈述的,发射器100可包括振荡器,譬如振荡器电路108。在各种实施例中,振荡器电路108可以是电子振荡器,其被配置为生成具有目标频率或中心频率的周期性输出信号或时钟信号。例如,振荡器电路108可被配置为生成具有大约2.4GHz的频率的时钟信号。在一些实施例中,振荡器电路108的输出可被提供到发射器100的一个或多个其他的组件,譬如天线或耦合到该天线的放大器。通过这种方式,振荡器电路108的输出可用于驱动从发射器100的天线传输的信号。
[0028] 在各种实施例中,振荡器电路108可包括压控振荡器。因此,振荡器电路108的操作频率可至少部分地基于在振荡器电路108的一个或多个输入端子处所接收的输入电压来进行配置、修改或控制。在一些实施例中,振荡器电路耦合到DAC 106的输出端。因此,表示来自数据源102的数据值的修改的数据信号可被提供到振荡器电路108的输入端,从而引起振荡器电路108的输出频率与其目标频率的调制或偏差。例如,如果振荡器电路108具有2.4GHz的目标频率,则振荡器电路108可生成具有2.4GHz的频率的输出信号,并且在修改的数据信号的振幅上的变化可能使由振荡器电路108生成的输出信号变化+/-250KHz。在各种实施例中,偏离目标频率的偏差的量可基于修改的数据信号的振幅来确定。例如,250KHz的偏差可通过增加增益控制电路的增益和修改的数据信号的振幅来增加。通过这种方式,振荡器电路108的输出频率可被调制,以实现频率调制(FM)传输技术和输出频率的调制可编码或表示被储存在存储器中的用于从发射器100传输的数据值。
[0029] 在各种实施例中,振荡器电路108可耦合到或可包括锁相环(PLL),譬如PLL 109。根据一些实施例,PLL 109可被配置为将振荡器电路108稳定、保持或“锁定”在特定的操作频率下。例如,如以下参照图3更详细讨论的,PLL 109可被配置为将振荡器电路108“锁定”在目标频率下。例如,PLL 109可被配置为将振荡器电路108“锁定”在2.4GHz的频率下,从而配置振荡器电路108,以生成具有2.4GHz的频率的输出信号或时钟信号。如以下将更详细讨论的,PLL 109可经由开关机制(譬如电开关)或通过切换开/关状态之间的电荷(譬如以下参照图3的电荷泵311更详细讨论的电荷泵)耦合到振荡器电路108或与其解耦。
[0030] 根据一些实施例,发射器100也可包括校准电路,譬如校准电路110。在各种实施例中,校准电路110可被配置为校准振荡器电路108和发射器100的其他组件的操作,以补偿和抵消可能影响振荡器电路108的性能的操作变量。如上所讨论的,振荡器电路108以及发射器100的其他组件(譬如PLL 109)可由从操作条件(譬如环境温度或操作电压)到电路自身固有的变量(譬如由制造过程中固有的变化和由于不同频率信道的使用引起的变化所引起的性能变化)范围内的各种变量或因素影响。这样的变量可能使振荡器电路108的行为不可预测,并且可能引起偏离由振荡器电路108所生成的目标频率的频率偏差的振幅上的改变。因此,在缺乏校准电路(譬如校准电路110)的情况下,由振荡器电路108生成的输出信号的频率上的偏差可能偏离可接受的容差足够远,使得输出的随后的调制未由正接收发射器
100的输出的接收单元正确地识别或记录。这可能是因为频率偏差可能不再足够大到由接收单元中的解调器来识别。
[0031] 因此,校准电路110可被配置为分析振荡器电路108的输出,并且还可被配置为基于该分析确定调整值。在一些实施例中,校准电路110可通过在编码不同的数据值和将振荡器电路108的性能与一个或多个参考值进行比较时监控其性能,来分析振荡器电路108的输出。基于振荡器电路108的性能与参考值的比较,校准电路可被配置为确定或生成可用于修改或调整增益控制电路104的增益的调整值。在一些实施例中,调整值可修改增益控制电路104的增益,以有效地抵消频率偏差漂移对传输保真度的影响。
[0032] 例如,如果由振荡器电路108生成的频率偏差已经从大约250KHz的理想偏差漂移到大约150KHz的较小的值,则所编码的低值“0”和所编码的高值“1”可能不再是足够低的频率和足够高的频率来正确地编码如由传输标准(譬如蓝牙,其可能要求250KHz的+/-百分之十范围内的偏差)的要求所确定的这样的值。因此,校准电路110可被配置为当编码零和一来确定什么样的偏差振荡器电路108在由操作变量和制造变量影响时进行生成时,测量由振荡器电路108生成的频率。在该示例中,理想偏差大约为+/-250KHz(500KHz的总差值),以及所测量的偏差为大约+/-150KHz(大约300KHz的总差值)。校准电路110可被配置为计算关于振荡器电路108的差值(300KHz),以及将其与参考值(500KHz)进行比较。例如,校准电路110可通过将500KHz除以300KHz来计算比率,以产生1.66的值。结果值可以是调整值。校准电路110可被配置为使增益控制电路104的增益乘以调整值(1.66),从而增加增益控制电路
104的增益。在该示例中,增益控制电路104的增益上的增加将随后增加被发送到振荡器电路108的数据信号的振幅,从而增加由振荡器电路108生成的频率偏差或频率调制,以及使偏差或调制返回到500KHz而不是300KHz。
[0033] 在各种实施例中,校准电路110可包括至少一个频率计数器。例如,校准电路110可包括第一计数器112和第二计数器114。在一些实施例中,第一计数器112和第二计数器114每个可以是高频计数器。第一计数器112和第二计数器114两者可被配置为接收振荡器电路108的输出,以及还可被配置为计数在预定的时段内的输出信号中的周期段数或循环数。在一些实施例中,预定的时间段可以是测量周期,其中第一计数器112或第二计数器114可测量或确定循环数。因此,第一计数器112可具有第一测量周期,以及第二计数器114可具有第二测量周期。在一些实施例中,测量周期可能相对是短的。根据各种实施例,测量周期可介于大约10毫秒和100毫秒之间。例如,测量周期可大约为25毫秒。在一些实施例中,测量周期的持续时间或长度可基于所指定的校准分辨率来配置。例如,用户可指示需要“高”校准分辨率,响应于接收用户配置,可使用较长持续时间(譬如100毫秒)。类似地,用户可指示需要“低”校准分辨率,响应于接收用户配置,可使用较短持续时间(譬如10毫秒)。
[0034] 在各种实施例中,不同的计数器可用于进行不同的测量。例如,第一计数器112可被配置为当振荡器电路108被调制为编码第一数据值时测量由振荡器电路108生成的输出信号的第一频率。另外,第二计数器114可被配置为当振荡器电路108被调制为编码第二数据值时测量由振荡器电路108生成的输出信号的第二频率。因此,第一频率可表示频率编码的第一数据值,以及第二频率可表示频率编码的第二数据值。所测量的频率可被储存为被包括在校准电路110中的数据阵列中的数据值。在各种实施例中,单一计数器可用于进行不同的测量。因此,第一计数器112或第二计数器114可被配置为分别测量在第一测量周期和第二测量周期期间的第一频率和第二频率两者。
[0035] 在各种实施例中,校准电路110可包括控制逻辑,譬如控制逻辑116。在一些实施例中,控制逻辑116可被配置为处理由被包括在校准电路110中的至少一个计数器所进行的测量,以生成调整值。因此,控制逻辑116可被配置为确定频率编码的数据值是否正确,如果不正确,则控制逻辑116可进一步被配置为确定应做出什么样的调整以修正它们。
[0036] 因此,控制逻辑116可别配置为将所测量的频率与一个或多个指定的参考值进行比较。在一些实施例中,所指定的参考值可表示应编码一个或多个数据值的理想频率偏移、扩展或调制。例如,所指定的参考值可将2.4GHz的操作频率或目标频率以及+/-250KHz的偏移或频率偏差识别为理想目标频率以及理想偏移或偏差。在该示例中,由接收单元接收的理想信号可将具有2.4GHz-250KHz的频率的信号解释为编码第一数据值,其可为“0”,以及还可将具有2.45GHz+250KHz的频率的理想信号解释为编码第二数据值,其可为“1”。
[0037] 在各种实施例中,控制逻辑116可被配置为从第二测量的频率减去第一测量的频率,以确定表示第一测量的频率和第二测量的频率之间的差的差值。例如,控制逻辑116可被配置为通过使参考值除以差值将差值与参考值进行比较,以获得调整因子或调整比率。如果差值与参考值相同,则比率为一,并且随后计算的调整值为1,因此增益控制电路104的增益保持不变。然而,如果差值与参考值不同,则随后计算的调整值不为1,并且增益控制电路104的增益可由控制逻辑116修改,从而校准发射器100。
[0038] 例如,如果参考值为500KHz,并且差值为250KHz,则调整值或调整比率为2。调整比率可被转换为待被发送到增益控制电路作为调整值的一个或多个数据值。调整值可被提供到增益控制电路104,并且可用于将增益控制电路104的增益调整了2。对振荡器电路108的后续影响将使输出频率偏差恢复到容差范围内,其可以是500KHz的偏差(偏离中心频率+/-250KHz)。
[0039] 控制逻辑116也可被配置为控制发射器100的其他组件。例如,控制逻辑116可通信地耦合到数据源102和增益控制电路104。因此,如以下参照图4-图6将详细讨论的,控制逻辑116可被配置为在测量周期期间将数据源102设置为已知的数据值。此外,控制逻辑116可被配置为向增益控制电路104提供调整值,以修改、改变或调整增益控制电路104的增益,并且因此抵消振荡器电路108可能经历的偏差漂移。如以下参照图2-图6将详细讨论的,控制逻辑116也可耦合到PLL 109,以控制PLL109与振荡器电路108的耦合和解耦。
[0040] 图2图示了根据一些实施例实现的、包括频率校准电路的发射器的一部分的另一示例的图。如类似以上参照图1讨论的,发射器(譬如发射器200)可包括校准电路(譬如校准电路212),其可被配置为补偿操作变量和操作条件,以确保振荡器电路和发射器200的操作符合预定的通信阈值和通信标准。此外,发射器200的组件可被实现为芯片、封装或可重新编程逻辑设备中的不同子系统。通过这种方式,发射器的所有组件可在单一封装中实现,其可容易地与设备(譬如平板PC或移动通信设备)的其他组件集成。
[0041] 如类似以上参照图1讨论的,发射器200也可包括数据源、增益控制电路、DAC、振荡器电路和校准电路。例如,发射器200可包括数据源202、增益控制电路204、DAC208、振荡器电路210和校准电路212。这些组件可被实现为发射/接收系统的一部分。例如,数据源202和增益控制电路204可被包括在数字子系统206中,该数字子系统被配置为执行与数字数据信号的生成相关联的一个或多个数字逻辑操作。此外,振荡器电路210和校准电路212可被包括在控制子系统214中,该控制子系统被配置为生成用于从发射器200传输的输出信号,以及还被配置为校准发射器200。如以下将详细讨论的,振荡器电路210也可耦合到锁相环(PLL),譬如PLL220。此外,振荡器电路210与PLL220的耦合可由一个或多个电荷泵(譬如电荷泵222)和/或一个或多个开关(譬如开关224)修改。
[0042] 在各种实施例中,发射器200的组件和各种子系统可经由一个或多个通信总线通信地耦合到彼此。此外,在一些实施例中,发射器200的所有组件和子系统可在单一芯片中实现。因此,发射器200的组件可在单一集成的封装中实现,该单一集成的封装可与设备(譬如移动通信设备)安装或集成。
[0043] 图3图示了根据一些实施例实现的、用锁相环实施的振荡器电路的示例的图。如类似以上讨论的,振荡器电路可包括振荡器(譬如振荡器302)和锁相环(PLL)(譬如PLL 304)。因此,根据一些实施例,振荡器可由PLL调节。此外,PLL可在校准过程期间耦合到振荡器或与其解耦。如以下参照图5将更详细讨论的,在发射器的校准期间PLL与振荡器在适当的时间的耦合和解耦可减轻在校准过程期间PLL对振荡器的影响,并确保发射器的准确和有效的校准。
[0044] 在各种实施例中,振荡器电路300可包括振荡器302。如之前所讨论的,振荡器302可以是被配置为生成周期性信号的电子振荡器,该周期信号可以是用于经由天线传输数据的输出信号或时钟信号。在一些实施例中,振荡器302可以是压控振荡器。因此,振荡器302可被配置为基于在振荡器302的一个或多个输入端子处所接收的一个或多个输入电压来调制所生成的输出信号的频率。例如,在输入端子处所接收的低电压或负电压可引起振荡器302将输出信号的频率降低与所接收的电压的振幅成正比的量。类似地,在输入端子处所接收的高电压或正电压可引起振荡器302将输出信号的频率增加与所接收的电压的振幅成正比的量。
[0045] 因此,振荡器302可耦合到PLL304,其可被配置为至少部分地调节振荡器302的操作。因此,PLL304可被配置为使用参考信号来将振荡器302与参考信号的相位和/或频率匹配或锁定。在一些实施例中,PLL304可包括除法器306,其可以是被配置为使振荡器302的输出频率除以预定量以使输出频率与参考信号的频率匹配的分频器。PLL304可包括或可耦合到参考时钟310,其可被配置为生成参考信号。因此,参考时钟310可包括单独的振荡器,其可以是可生成用作参考信号的单独的时钟信号的晶体振荡器。PLL304还可包括相位检测器308,其可接收除法器306的输出和参考时钟310的输出。因此,相位检测器308可被配置为基于除法器306的输出和参考时钟310的输出之间的相位差来生成差信号。PLL304也可包括电荷泵311,其可被配置为基于差信号来生成输出信号,以补偿除法器306的输出和参考时钟
310的输出之间的任何相位差。
[0046] 振荡器电路300也可包括开关312,其可被配置为使PLL304与振荡器302的输入耦合或解耦。因此,开关312可被配置为基于开关312的位置或状态,通过创建“开环”和“闭环”配置,来启用或禁用PLL304的操作和其对振荡器302的影响。如以上参照图1和图2所讨论的,在各种实施例中,开关312可通信地耦合到校准电路。因此,在发射器的校准期间,被包括在校准电路(譬如校准电路110和212)中的控制逻辑可被配置为控制开关312的操作,并且还可被配置为使PLL(譬如PLL304)与振荡器(譬如振荡器302)耦合和解耦。此外,类似的“开环”和“闭环”配置也可通过打开或关闭电荷泵311产生。因此,校准电路也可被配置为在“切断”和“接通”状态之间切换电荷泵311,以创建操作的“开环”模式和“闭环”模式。
[0047] 图4图示了根据一些实施例实现的频率校准方法的示例的流程图。如类似以上讨论的,校准电路可被包括在发射器中,并且可被配置为分析振荡器电路的输出,以配置振荡器电路和发射器,从而补偿可能影响振荡器电路的性能的任何操作变量和制造变量,例如,通过改变振荡器电路的输出的频率偏差。因此,振荡器电路可生成输出信号,其可用作用于频率调制(FM)传输技术的载波。校准电路可分析输出信号并进行一个或多个调整,以确保振荡器电路继续按照用于FM传输的标准(例如,可以是蓝牙标准)性能要求来工作。
[0048] 因此,方法400可在操作402开始,在该操作期间,输出信号的第一频率可在第一测量周期期间确定。因此,发射器的组件,譬如校准电路,可分析由振荡器电路生成的输出信号,以确定其频率。此外,该确定可用于给定或指定的数据值。因此,对于基于所指定的目标频率和第一指定的编码的数据值所生成的输出信号,频率可确定。根据一些实施例,第一测量周期可具有第一预定的长度。因此,校准电路可计数在第一指定的时间段内的时钟循环数,以计算输出信号的第一频率。
[0049] 在一些实施例中,方法400可继续到操作404,在该操作期间,输出信号的第二频率可在第二测量周期期间确定。因此,发射器的组件,譬如校准电路,可再次分析由振荡器电路生成的输出信号,以确定其频率。在一些实施例中,该确定可用于不同的给定或指定的数据值。因此,对于基于所指定的目标频率和第二指定的编码的数据值所生成的输出信号,频率可确定。在一些实施例中,第二测量周期可具有第二预定的长度。因此,校准电路可计数在第二指定的时间段内的时钟循环数,以计算输出信号的第二频率。
[0050] 根据各种实施例,方法400可继续到操作406,在该操作期间,调整值可基于所测量的第一频率和所测量的第二频率生成。因此,校准电路可分析当编码第一数据值时所测量的频率以及当编码第二数据值时所测量的频率,以确定可用于校准发射器的调整值,从而补偿偏离理想操作条件的任何偏差。例如,如果所测量的频率偏差太低,则校准电路可生成调整值,其被配置为调整用于补偿的增益控制电路的增益。通过这种方式,以及如以下参照图5和图6更详细讨论的,校准电路可周期性地和/或动态地测量和验证由振荡器电路生成的输出信号,并调整发射器的一个或多个组件,以确保操作符合由发射器使用的传输标准。
[0051] 图5图示了根据一些实施例实现的频率校准方法的另一示例的流程图。如类似以上讨论的,校准电路可被包括在发射器中,并且可被配置为分析振荡器电路的输出,以配置振荡器电路和发射器,从而补偿可能影响振荡器电路的性能的任何操作变量和制造变量。在各种实施例中,可被包括在振荡器电路中或耦合到振荡器电路的锁相环(PLL)可与振荡器电路耦合和解耦,以防止PLL影响在校准过程期间所进行的读数和/或测量。因此,PLL的耦合和解耦可提高校准过程的准确度,并且可提高由发射器通过无线通信链路传输的数据的保真度。
[0052] 相应地,方法500可在操作502开始,在该操作期间,锁相环(PLL)可被设置到指定的频率。如之前所讨论的,PLL可被配置为通过使用除其他事项外的相位检测器和参考信号,来设置和保持振荡器电路的目标频率。因此,在操作502期间,PLL可接收参考信号并生成差信号。
[0053] 方法500可继续到操作504,在该操作期间,可生成被包括在第一数据信号中的第一数据值。因此,发射器的组件,譬如数据源,可基于待从发射器传输的几个数据值来生成数据信号。在各种实施例中,操作504可在频率校准过程期间发生。因此,数据值可被设置为预定或指定的数据值,以有利于校准过程。例如,数据值可被设置为第一已知值,其可全为零。如之前所讨论的,数据信号可由增益控制电路修改。在各种实施例中,数据源可由发射器的另一组件(譬如校准电路的控制逻辑)设置到已知值。
[0054] 方法500可继续到操作506,在该操作期间,PLL可耦合到振荡器电路。如类似以上讨论的,一个或多个开关和/或电荷泵可被配置为使PLL与振荡器电路耦合或解耦。在各种实施例中,在操作506期间,开关可闭合和/或电荷泵可接通,以使PLL电耦合到振荡器电路。在一些实施例中,开关和/或电荷泵的操作可由校准电路控制。例如,被包括在校准电路中的控制逻辑可被配置为在操作506期间闭合开关和/或接通电荷泵。在一些实施例中,在耦合PLL之后,方法500可在继续到操作508之前等待指定的时间段。例如,方法500可等待大约
10毫秒到100毫秒之间。在一个示例中,方法500可等待30毫秒。在各种实施例中,以这种方式等待指定的时间段,使电路能够稳定和安定下来,从而确保校准过程是准确的。
[0055] 方法500可继续到操作508,在该操作期间,第一输出信号可基于第一数据信号生成。在各种实施例中,振荡器电路的组件,譬如压控振荡器,可基于在操作504处所生成的第一数据信号,以及还可基于由在操作506期间耦合的PLL提供的反馈,来生成第一输出信号。因此,振荡器电路可生成具有目标频率的输出信号,该目标频率至少部分地由PLL设置并且由第一数据信号修改或调制。如之前所讨论的,第一数据信号可具有低的并表示零的数据值的振幅,因为从数据源所发送的数据全为零。因此,在操作508期间,第一输出信号可能具有由PLL减去特定的频率偏差设置的目标频率的频率。例如,如果PLL具有2.45GHz的目标频率,且振荡器具有+/-250KHz的目标偏差,则第一输出信号可能具有2.45GHz-250KHz的频率。在各种实施例中,振荡器的性能特征可由操作变量影响,以及第一输出信号可能超出容差,且可能实际上具有大约2.45GHz-100KHz的频率。
[0056] 方法500可继续到操作510,在该操作期间,第一输出信号的第一频率可在第一测量周期期间确定。在各种实施例中,校准电路可被配置为测量在操作508期间所生成的第一输出信号的频率。因此,校准电路可包括高频计数器,其被配置为计数在指定或预定的时间段期间出现的第一输出信号的时钟循环数。因此,计数器可被配置为计数关于可具有指定的长度或持续时间的第一测量周期的循环。例如,计数器可被配置为计数关于大约10毫秒到100毫秒之间的周期的循环。在一个示例中,计数器可被配置为计数关于大约25毫秒的循环。在一些实施例中,计数器可被配置为通过以下操作来计算第一测量的频率(1)使第一测量周期的长度除以所计数的循环数,以获得循环的周期或持续时间,以及(2)倒置循环的周期或持续时间,以获得频率。例如,如果计数器在25毫秒的测量周期期间计数了总共62,500个循环,则校准电路可首先计算.4纳秒的周期。随后,校准电路可倒置所计算的周期,以获得2.5GHz的第一测量的频率。
[0057] 方法500可以继续到操作512,在该操作期间,PLL可与振荡器电路解耦。因此,一旦第一频率的测量完成,则发射器可被配置为测量第二频率。在一些实施例中,先前耦合到振荡器电路的PLL可在操作512期间与振荡器电路解耦。如类似以上讨论的,这样的解耦可由被包括在校准电路中的控制逻辑控制,该校准电路可耦合到开关和/或电荷泵。在各种实施例中,通过这种方式解耦PLL防止PLL影响由振荡器生成的输出信号。在一些实施例中,如果PLL没有解耦,则PLL可通过其他方式将输出信号的调制的频率朝向目标频率拉回并远离调制的频率。因此,如果没有解耦,则PLL的操作可能在一段时间内影响编码的数据值的表示,并且可能干扰校准过程。因此,在操作512期间,可解耦PLL。此外,根据一些实施例,操作512还可包括关闭被包括在PLL中的电荷泵。通过这种方式,PLL的操作可完全与振荡器解耦,并且可防止影响由振荡器生成的输出信号。
[0058] 方法500可继续到操作514,在该操作期间,可生成被包括在第二数据信号中的第二数据值。如类似以上讨论的,发射器的组件,譬如数据源,可基于待从发射器传输的几个数据值来生成数据信号。数据值可被设置为预定或指定的数据值,以有利于校准过程。例如,数据值可被设置为第二已知值,其可全为一。如之前所讨论的,数据信号可由增益控制电路修改。在各种实施例中,数据源可由发射器的另一组件(譬如校准电路的控制逻辑)设置到已知值。
[0059] 方法500可继续到操作516,在该操作期间,第二输出信号可基于第二数据信号生成。在各种实施例中,振荡器电路的组件,譬如压控振荡器,可基于在操作514处所生成的第二数据信号来生成第二输出信号。因此,振荡器电路可生成具有目标频率的输出信号,该目标频率由第二数据信号修改或调制。第二数据信号在表示第一数据值(譬如零)时,可具有大约.9V的振幅。振幅可增加大约50mV来表示第二数据值(譬如一)。因此,在操作516期间,第二输出信号可能具有等于目标频率的频率,该目标频率由与第二数据信号的振幅相当或成正比的量调制。例如,如果目标频率为2.45GHz且数据信号表示所有的一,这样引起第二输出信号的调制,第二输出信号可能具有2.45GHz+250KHz的频率。如类似以上讨论的,操作变量可能引起偏差漂移,其也可影响第二频率的保真度和准确性。因此,第二输出信号的频率可能不同于理想频率。
[0060] 方法500可继续到操作518,在该操作期间,第二输出信号的第二频率可在第二测量周期期间确定。如类似以上参照操作510讨论的,校准电路也可被配置为测量在操作516期间所生成的第二输出信号的频率。因此,校准电路可包括高频计数器,其被配置为计数在指定或预定的时间段期间出现的第一输出信号的时钟循环数。在一些实施例中,计数器可以是与先前用在操作510中的计数器相同的计数器或不同的计数器。计数器可被配置为计数关于可具有指定的长度或持续时间的第二测量周期的循环。例如,计数器可被配置为计数关于大约10毫秒到100毫秒之间的周期的循环。在一个示例中,计数器可被配置为计数关于大约25毫秒的循环。在一些实施例中,计数器可被配置为通过以下操作来计算第二测量的频率(1)使第二测量周期的长度除以所计数的循环数,以获得循环的周期或持续时间,以及(2)倒置循环的周期或持续时间,以获得频率。
[0061] 方法500可继续到操作520,在该操作期间,调整值可基于所测量的第一频率和所测量的第二频率生成。在各种实施例中,发射器的组件,譬如校准电路,可包括控制逻辑,其被配置为至少部分地基于先前所测量的频率来执行一个或多个数学运算。例如,校准电路可包括在控制逻辑中实现的算数逻辑单元,其被配置为执行算数运算和逻辑运算。如以下参照图6更详细讨论的,校准电路可被配置为计算第一测量的频率和第二测量的频率之间的差值。校准电路可将所计算的差值与参考值进行比较,以确定频率差值或频率偏差是否是可接受的,以及应生成什么样的调整值(what adjustment value)。例如,校准电路可生成表示参考值与所计算的差值的比率的调整值。
[0062] 方法500可继续到操作522,在该操作期间,增益控制电路的增益可基于所生成的调整值来调整。在各种实施例中,发射器的组件,譬如校准电路,可修改放大或衰减被发送到振荡器电路的数据信号的增益控制电路的增益。例如,增益控制电路的增益可乘以或除以调整值。通过这种方式,校准电路可调整发射器的一个或多个组件,以确保操作符合发射器所使用的传输标准。
[0063] 虽然已经描述了方法500的一个迭代,但是在方法500中所描述的校准过程可执行多次。例如,方法500可先于经由无线通信链路从发射器传输的每个数据包的传输实施。因此,每个数据包经由已经被校准过的发射器来发送,以补偿可能通过其他方式影响数据传输的保真度的任何操作变量和制造变量。
[0064] 另外,虽然方法500以特定的方式描述了操作502-522,但不一定需要按照所描述的顺序来执行,并且可按照不同的顺序来执行。例如,与第二数据值相关联的第二数据信号的生成和测量可在与第一数据值相关联的第一数据信号的生成和测量之前发生。
[0065] 图6图示了根据一些实施例实现的调整值生成方法的示例的流程图。如类似以上讨论的,可生成调整值来调整增益控制电路的增益,从而补偿振荡器电路的操作中的任何偏差或修改。因此,调整值可用于校准发射器的一个或多个组件,譬如增益控制电路,并且确保发射器符合可能与发射器被包括在其中的无线通信链路相关联的通信标准。
[0066] 因此,方法600可以以操作602继续,在该操作期间,可检索第一输出信号的第一频率。如之前参照图5所讨论的,第一频率可已经在与第一数据值相关联的第一测量周期期间被测量。因此,第一频率可已经作为一个或多个数据值被储存在可被包括在或耦合到校准电路中的存储设备、存储模块或数据阵列中。在操作602期间,识别第一频率的一个或多个数据值可被检索用于后续的分析。
[0067] 方法600可继续到操作604,在该操作期间,可检索第二输出信号的第二频率。如之前参照图5所讨论的,第二频率可已经在与第二数据值相关联的第二测量周期期间被测量。因此,第二频率可已经作为一个或多个数据值被储存在可被包括在或耦合到校准电路中的存储设备、存储模块或数据阵列中。在操作604期间,识别第二频率的一个或多个数据值可被检索用于后续的分析。
[0068] 方法600可继续到操作606,在该操作期间,表示第一频率和第二频率之间的差的差值可被确定。如类似以上讨论的,发射器的组件,譬如校准电路,可包括算数逻辑单元(ALU),其被配置为在所检索的数据值上执行一个或多个算数运算和逻辑运算。因此,校准电路可从第二频率减去第一频率,以生成表示第一频率和第二频率之间的差的差值。
[0069] 方法600可继续到操作608,在该操作期间,差值可与同目标操作频率相关联的参考值进行比较。因此,参考值先前已经被储存在与校准电路相关联的存储器中。参考值可表示与正使用的频率调制技术相关联的理想频率偏差。例如,理想频率偏差可偏离大约2.45GHz的中心频率或目标频率+/-250KHz。因此,参考值可大约为500KHz。参考值可与所计算的差值进行比较,所计算的差值可能更小或更大,这取决于操作变量已经对振荡器电路造成的影响。在一个示例中,发射器可由操作条件和/或频率信道性能变化显著地影响,并且可产生300KHz的计算的差值,其可能超出由各种传输标准(譬如蓝牙标准)指定的容差。
[0070] 方法600可继续到操作610,在该操作期间,表示参考值和差值的比率的调整值可生成。因此,参考值可除以所计算的差值,以获得随后乘以增益控制电路的增益的数。在一个示例中,如果参考值与差值相同,则比率为一,且增益控制电路的增益保持不变。在另一示例中,如果差值小于参考值,则比率大于一,且增益控制电路的增益增加或放大,从而增加了振荡器电路的频率偏差/调制。返回到先前的示例,如果参考值为500KHz且计算的差值为300KHz,则得出比率为1.66。类似地,如果差值大于参考值,则比率小于一,且增益控制电路的增益降低或衰减,从而降低了振荡器电路的频率偏差/调制。通过这种方式,振荡器电路的输出信号的频率调制可被测量、可与参考值进行比较以及可被修改,以确保符合发射器使用的传输标准。
[0071] 虽然前述的概念出于理解清楚的目的已经通过一些细节进行了描述,但明显的是,某些改变和修改可在所附的权利要求范围内实践。需要注意的是,有许多实现过程、系统和设备的可替代的方式。因此,本示例视为说明性而非限制性。
QQ群二维码
意见反馈