CN100442655C - 用于控制电路中频率的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

提供用于控制电路中频率的系统。一个这样的系统包括可控制振荡器(202)和频率控制电路(208)。可控制振荡器(202)被配置以产生有预定频率的输出信号。可控制振荡器(202)还被配置具有由频率控制电路(208)控制的多个工作状态。可控制振荡器(202)的每个工作状态限定可控制振荡器(202)输出信号的特定频率。频率控制电路(208)接收可控制振荡器(202)的输出信号，并确定最接近预定频率的输出信号的特定频率。频率控制电路(208)也可以提供控制信号给可控制振荡器(202)，该信号被配置以改变可控制振荡器(202)为对应于最接近预定频率的特定频率的工作状态。

Description

用于控制电路中频率的系统和方法
技术领域
本发明概括地涉及频率合成器，特别涉及用于控制振荡器的频率和振幅的系统和方法。
背景技术
频率合成器通常用于各种类型的通信系统和通信技术中所用的通信收发机，例如，射频通信系统。典型的是，这种频率合成器使用一锁相回路以精确控制电压控制振荡器(VCO)的输出信号的频率。该频率合成器典型地由VCO、低通滤波器、锁相回路组成。该VCO产生带特殊频率的输出信号。锁相回路里的相位检测器收到该输出信号并将输出信号与参考频率相比较。根据输出信号与参考频率的比较，锁相回路产生控制信号，其被提供给低通滤波器，然后提供给VCO。该控制信号一般被VCO中的可变电容器(被称作可变电抗器)收到。该控制信号调谐该可变电容器，从而改变VCO的输出信号的频率。
通常，这种频率合成器在输出信号的频率范围有限的情况下是有效的。然而，当VCO输出信号的频率需要在宽频率范围上变化时，这种频率合成器有很大的问题。例如，在频率合成器用于无线宽带和有线宽带通信系统，或用于多频带装置和多模装置中的情况，可变电抗器有限的调谐范围阻止VCO的有效调谐，并因此阻止有效的信道选择。在大的制作过程变化、温度变化、或其它变化要求可控制振荡器的输出在宽频率范围内进行变化的情况下，可变电抗器有限的调整范围也可能是问题的。另外，有宽调整范围的可变电抗器同样有问题，因为事实上它们对来自锁相回路的控制线上的噪声和干扰非常敏感。而且，宽调整可变电抗器的非线性特征在频率合成器中的回路滤波器的设计中有问题。因而，需要在行业中解决这些缺陷和不足。
发明内容
本发明提供一种系统用于控制频率合成器中的可控制振荡器的输出信号的频率。
根据本发明的一方面，提供了一种频率合成器电路，包括：可控制振荡器，被配置以产生具有一预定频率的输出信号，该可控制振荡器具有响应多个控制信号的多个工作状态，所述多个工作状态之每一个状态限定该可控制振荡器的输出信号的特定频率；和频率控制电路，与该可控制振荡器连通，频率控制电路被配置以确定最接近该预定频率的输出信号的特定频率，并提供多个控制信号，所述多个控制信号被设定以改变该可控制振荡器为对应于最接近该预定频率之特定频率的工作状态，其中，该频率控制电路包括频率检测器，被配置以确定该输出信号的频率，和比较器，被配置以比较该输出信号的频率和该预定频率；及其中该频率控制电路被进一步配置以确定对应于多个工作状态的输出信号的多个特定频率中哪一个最接近该预定频率。
根据本发明的另一方面，提供了一种通信装置，用于一通信系统中，包括：收发器，被配置以一信道频率经由通信信道与该通信系统进行通信；和频率合成器，被配置以选择该通信信道，该频率合成器包括：可控制振荡器，被配置以产生具有对应于该信道频率的一预定频率的输出信号，该可控制振荡器具有响应多个控制信号的多个工作状态，所述多个工作状态的每一个状态限定该可控制振荡器的输出信号的特定频率；和频率控制电路，与该可控制振荡器连通，该频率控制电路被配置以确定最接近该预定频率的输出信号的特定频率，并提供多个控制信号，所述多个控制信号被设定以改变该可控制振荡器为对应于最接近预定频率的特定频率的工作状态，其中，该频率控制电路包括频率检测器，被配置以确定该输出信号的频率，和比较器，被配置以比较该输出信号的频率和该预定频率；及其中该频率控制电路被进一步配置以确定对应于多个工作状态的输出信号的多个特定频率中哪一个最接近该预定频率。
根据本发明的再另一方面，提供了一种可控制振荡器的输出信号的频率的控制方法，该可控制振荡器有多个工作状态，所述多个工作状态的每一个状态限定该可控制振荡器的输出信号的特定频率，该方法包括：接收与一预定频率有关的信息；根据该预定频率生成定时信号，该定时信号具有多个时钟脉冲；响应于各该多个时钟脉冲，生成对应于该可控制振荡器的输出信号的当前频率的第一数字字；生成对应于该预定频率的第二数字字；比较该第一数字字和第二数字字；确定该可控制振荡器的输出信号的多个特定频率中哪一个最接近该预定频率；和产生一控制信号，该控制信号被配置以改变该可控制振荡器为对应于最接近该预定频率的特定频率的工作状态。
根据本发明的再另一方面，提供了一种可控制振荡器的输出信号的频率的控制方法，该可控制振荡器有多个工作状态，所述多个工作状态的每一个状态限定该可控制振荡器输出信号的特定频率，该方法包括：接收与一预定频率有关的信息；确定该可控制振荡器的输出信号的当前频率，该当前频率对应于一当前工作状态；比较该预定频率与该当前频率；基于该预定频率与该当前频率的比较，选取两个接下来的工作状态之一，所选取的接下来的工作状态具有更接近该预定频率的特定频率。
根据本发明的再另一方面，提供了一种可控制振荡器的输出信号的频率控制系统，该可控制振荡器有多个工作状态，所述多个工作状态的每一个状态限定该可控制振荡器的输出信号的一特定频率，该系统包括：接收装置，用于接收与一预定频率有关的信息；根据该预定频率生成定时信号的装置，该定时信号具有多个时钟脉冲；响应于各该多个时钟脉冲，生成对应于该可控制振荡器的输出信号的当前频率的第一数字字的装置；生成对应于该预定频率的第二数字字的装置；比较该第一数字字和第二数字字的装置；确定装置，用于确定该可控制振荡器输出信号的多个特定频率中哪一个最接近该预定频率，和信号产生装置，用于产生一控制信号，该信号被配置以改变该可控制振荡器为对应于最接近该预定频率的特定频率的工作状态。
根据本发明的再另一方面，提供了一种可控制振荡器的输出信号的频率控制系统，该可控制振荡器有多个工作状态，所述多个工作状态的每一个状态限定该可控制振荡器的输出信号的特定频率，该系统包括：接收装置，用于接收与一预定频率有关的信息；确定装置，用于确定该可控制振荡器的输出信号的当前频率，该当前频率对应当前工作状态；比较装置，用于比较该预定频率和该当前频率；选择装置，用于基于该预定频率和该当前频率的比较，选取两个接下来的工作状态之一，选取的接下来的工作状态具有更接近该预定频率的特定频率。
根据以下结合附图的详细描述，本领域技术人员将更清楚地理解本发明的其它系统、方法、特征和优势。所有这些附加的系统、方法、特征和优点都应包括在该说明书中，落入本发明的范围内，并由所附权利要求保护。
附图说明
图中的部件不必按比例绘制，而是着重示意性描述本发明的原理。在图中，在各附图中同样的附图标记表示相应的部件。
图1示出一通信设备的框图，本发明的系统和方法可以实现在该设备中。
图2是图1的频率合成器的若干实施例之一的框图。
图3是一流程图，示出图2的频率控制电路的若干实施例之一的体系结构和操作，其用于控制可控制振荡器的输出信号的频率。
图4是图2的可控制振荡器的若干实施例之一的框图，用于实现多个工作状态和输出信号的对应特定频率，它们由图2的频率控制电路控制。
图5是图2的频率控制电路的若干实施例之一的框图，用于控制可控制振荡器的输出信号的频率。
图6是一流程图，示出图5的频率控制电路的体系结构和操作。
图7是图5和图6的双态搜索模块的双态图。
图8是图1的频率合成器的若干实施例的另一个的框图。
图9是一流程图，示出图8的振幅控制电路的若干实施例之一的体系结构和操作，用于维持可控制振荡器的输出信号的振幅。
图10是图8的可控制振荡器的若干实施例之一的框图，用于实现多个工作状态和输出信号的对应特定振幅，它们受图8的振幅控制电路的控制。
图11示出图8的振幅控制电路的若干实施例之一的框图，用于维持图8的可控制振荡器的输出信号的振幅。
具体实施方式
系统概况
图1示出通信设备100的框图，根据本发明的系统和方法的频率合成器112可以实现在该设备。通信设备100可用于与若干通信系统的任一个进行通信；例如，无线通信系统、光纤通信系统、任何其它已知的和未来的宽带通信系统，或任何其它类型的通信系统。在通信设备100是无线装置的情况下，通信设备100可以与若干无线通信系统之任一个通信，其通信可以基于下列技术之任一种：先进移动电话业务(AMPS)、全球移动通信系统(GSM)、数字先进移动电话业务(D-AMPS)、日本移动通信系统(MCS)、斯堪的纳维亚北欧移动电话(系统)(NMT)、全英通路通信系统(TACS)。此外，可以使用不同的调制和接入方法；例如，码分多址(CDMA)、包括CDMA2000、时分多址(TDMA)、宽带CDMA(WCDMA)、个人通信网络(PCN)、综合发送增强网(IDEN)、个人通信服务(PCS)、蜂窝数字分组数据(CDPD)、通用分组无线服务(GPRS)、无线应用协议(WAP)、专用移动无线电(SMR)、第二代(2G)系统、第三代(3G)系统、或类似的前驱站或后继站系统、或支持声音和(或)数据通信的任何其它无线电通信系统。通信设备100也可以是多频带通信设备，其可以与多个无线通信系统通信。
通信设备100包含天线102、双工滤波器104、低噪音放大器106、带通滤波器108、接收混频器110、频率合成器112、处理器114、发送混频器116、带通滤波器118、功率放大器120、扬声器122、和麦克风124。市场上可购买的处理器的例子包括(但不仅限于)ARM处理器，例如，ARM 7或ARM 9处理器，由LSI Logic提供的ZSPCore，和由DSP Group提供的Teak处理器。本领域公知的是，通信设备100可以包括多个其它构件的任一种。例如，通信设备100可以包括存储模块，如，随机存取存储器(RAM)、闪存、非易失性随机存储器(NVRAM)、或所有其它公知类型的存储器件。通信设备100也可包括用户接口，用于执行一般与各种类型的通信设备一起实现的若干功能，例如，蜂窝式电话、个人数字助理(PDA)、寻呼机，或任何其它期望的功能。
通信设备100在操作中接收和传输宽带信号，例如，经由天线102接收来自通信系统的射频信号，和发送射频信号至通信系统。在接收方向，从通信系统到通信设备100，由通信设备100经由天线102接收的宽带信号被传送到双工滤波器104，双工滤波器104接收来自通信系统的信号，并经由线路126传送这些信号到放大器106；放大器106经由线路128提供放大信号给带通滤波器108，带通滤波器108传递与通信系统有关的频率范围内的频率，通信设备100利用通信系统经由线路130与混频器110连接，该范围以外的频率被衰减。混频器110接收经由线路132来自频率合成器112的信号，将该信号与经由线路130接收的信号混合，和经由线路134提供信号给处理器114；处理器114处理经由线路134接收的信号，其中该信号是音频信号，可以提供所得到的信号给扬声器122。在其它的实施例中，通信设备100支持数据通信，处理器114可以提供数据信号给用户接口，例如，液晶显示器或其它显示装置。
虽然处理器114在图1中以单个元件表示，如本领域公知的一样，例如，处理器114可以包含基带处理器、集成模拟(IA)集成电路(IC)、功率管理IC(PMIC)。基带处理器处理所有通信和用户接口功能。基带处理器可以被集成在单个小片上并可以以多种方式嵌入，例如，在128管脚薄四心线扁平封装(TQFP)中或160管脚12×12毫米芯片数组球形网格阵列(CABGA)中。IAIC执行通信设备100必需的所有信号转换功能。IAIC可以是高集成混频信号器件，它管理所有在基带处理器和通信设备100的其它部件之间的定时和接合。IAIC可以被嵌入，例如，100管脚TQFP或100管脚10×10毫米CABGA。PMIC执行所有功率提供功能。PMIC也可以支持用户识别模块(SIM)，和通过使用可编程序开关调整器，PMIC可以与电池化学无关。例如PMIC可以被嵌入48管脚TQFP。
在发射方向，从通信设备100到通信系统，由麦克风124发出的声音信号由处理器114处理和经由线路136提供给混频器116。如上所述，通信设备100可以支持数据通信，在此情况下，处理器114处理数据信号和提供所得到的信号给混频器116；混频器116经由线路138接收来自频率合成器112的信号，将该信号与来自处理器114经由线路136接收的信号混频；和经由线路140提供信号给带通滤波器118。与带通滤波器108类似，滤波器118提供与通信系统有关的频率范围内的频率，通信设备100利用通信系统经由线路142与放大器120连通，该范围以外的频率衰减。放大信号经由线路144被提供给双工滤波器104，然后通过天线102被提供给通信系统。
频率控制电路
图2示出图1的频率合成器112的若干实施例之一的框图。频率合成器112可以包括可控制振荡器202、低通滤波器204、锁相回路206、频率控制电路208、R-分频器电路210、和串行端口212。
频率合成器112可以被实现在硬件、软件、固件或其组合中。在一些实施例中，频率合成器可以实现在软件或固件中，其被存储在存储器内并由处理器或任何其它适当的指令执行系统来执行。如在其它实施例中，在实现在硬件中的情况下，频率合成器112可以用以下技术的任一种或组合来实现，这些技术在本领域中是众所周知的：带逻辑门的离散逻辑电路，用于根据数据信号实现逻辑功能；带适当的组合逻辑门的专用集成电路(ASIC)，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FDGA)等等。
可控制振荡器202可以是电压控制振荡器(VCO)。在可选的实施例中，可控制振荡器202可以是任何类型的振荡器，且不必是电压控制的。如以下所述，频率合成器112的重要方面是可控制振荡器202被配置具有多个工作状态，其中各个工作状态对应于可控制振荡器202的输出信号的特定频率，可控制振荡器202的工作状态响应从锁相回路206和频率控制电路208接收的控制信号。
锁相回路206可以是本领域公知的典型锁相回路，如BezhadRazavi在《单片锁相回路和时钟恢复电路》IEEE Press，1996所述的锁相回路，该文献全文并入作为参考。例如，如下所述，锁相回路206可以包含相位检测器和多个电荷泵，或电流源。
在频率合成器112的操作中，可控制振荡器202在线路214产生一输出信号，如上所述，可控制振荡器202的输出信号可以经由线路132被提供给混频器110和经由线路138提供给混频器116(图1)。可控制振荡器202的输出信号的频率可以由频率控制电路208和锁相回路206控制。在频率合成器112的一些实施例中，可控制振荡器202的输出信号的频率首先由频率控制电路208控制，然后由锁相回路206控制。
如上所述，可控制振荡器202可以被配置为具有多个工作状态，其中各个工作状态对应于可控制振荡器的输出信号的特定频率。通过改变可控制振荡器202的工作状态、和因此改变输出信号的对应的特定频率，可以控制该可控制振荡器202的输出信号的频率。
图3是一流程图300，示出图2的频率控制电路208的若干实施例之一的体系结构和操作，用于控制可控制振荡器202的输出信号的频率。在块302，频率控制电路208接收与预定频率或参考频率有关的信息，用于可控制振荡器202的输出信号。与预定频率有关的信息可以被接收作为来自R分频器电路210并提供在线路218上的信号。根据在线路220上接收的系统时钟信号，R分频器电路210可以产生与预定频率有关的信息，用于可控制振荡器202的输出频率。在可选实施例中，频率控制电路208也可以从串行端口212在线路222和224上接收与预定频率有关的信息。
在块304，频率控制电路208确定与可控制振荡器202的多个工作状态有关的多个特定频率中之哪一个最接近该预定频率。频率控制电路208接收可控制振荡器202在线路214和216上的输出信号。在块306，频率控制电路208产生一控制信号，其被设置为改变可控制振荡器202的输出信号频率为对应于最接近预定频率的特定频率的工作状态。频率控制电路208可以在线路226上提供控制信号给可控制振荡器202。在块308，响应来自频率控制电路208的控制信号，可控制振荡器202可以被改变为对应于最接近预定频率的特定频率的工作状态。
在可控制振荡器202的输出信号的频率已被改变成对应于最接近预定频率的特定频率的工作状态后，锁相回路206可以更进一步地控制可控制振荡器202的输出信号的频率。以此方式，在宽范围频率范围上，频率控制电路208可以实现不太精确的近似的预定频率，但快得多的频率(例如与锁相回路206相比)。于是，锁相回路206可以用来实现精确得多的近似的预定频率。
频率控制电路208可以使锁相回路206能够开始控制可控制振荡器202的输出信号的频率，例如，通过响应线路230上提供的开关控制信号而接合开关228，可以配置开关228和开关控制信号，使得当锁相回路206控制可控制振荡器202时，开关228连接线路233和线路240，和当频率控制电路208控制可控制振荡器202时，开关228连接线路240和线路231。此外，当接通频率控制电路208时，控制信号可以在线路231上提供给低通滤波器204。可以配置线路231上的控制信号断开由锁相回路206接通的可控制振荡器202内部的控制结构，同时控制可控制振荡器202的频率。例如，在由锁相回路206通过可变电容器对可控制振荡器202进行电压控制的情况下，可以配置频率控制电路208，以在线路231上提供恒定电压，以便保持可变电容器处于恒定值，同时接通频率控制电路208。
当与频率控制电路208接通时，锁相回路206可以控制可控制振荡器202的输出信号的频率，如本领域所公知，以及由Bezhad Razavi在《单片锁相回路和恢复电路》中所述。例如，锁相回路206接收在线路232上的可控制振荡器202的输出信号和在线路238上的参考频率。根据输出信号和参考频率，锁相回路206产生一控制信号，并在线路240上提供控制信号给低通滤波器204。在线路242上提供经滤波的控制信号给可控制振荡器202。响应线路242上的控制信号，可以接通可控制振荡器202内的可变电容器(图2中未示出)。可以配置控制信号和可变电容器，以控制在线路214上可控制振荡器202的输出信号的频率。
应该理解的是，有许多频率合成器112的实施例。例如，可控制振荡器202的输出信号的频率可以首先由频率控制电路208来控制，然后由锁相回路206控制。然而，在频率合成器112的其它实施例中，可控制振荡器202的输出信号频率可以首先由锁相回路206控制，然后由频率控制电路208来控制。在频率合成器112的其它实施例中，可控制振荡器202的输出信号的频率可以完全由频率控制电路208来控制。
图4示出可控制振荡器202的若干实施例之一的框图，用于实现多个工作状态和由频率控制电路208控制的输出信号的对应特定频率。可控制振荡器202可以包括电感器400、可变电容器402、和开关电容器404、406、和408。电感器400、可变电容器402、和开关电容器404、406、和408可以如图4所示并联连接。然而，如本领域技术人员所公知，对于电感器400、可变电容器402、和开关电容器404、406、和408存在各种其它的配置。例如，电感器400、可变电容器402、和开关电容器404、406、和408可以串联连接，或可以以多种并联和串联之组合的任一种连接。此外，本领域技术人员应该理解的是，有许多其它配置可控制振荡器202的方式以实现多个的工作状态。如上所述，频率合成器112的重要的方面在于，可控制振荡器202被配置以具有多个工作状态，其中各个工作状态对应于可控制振荡器202的输出信号的特定频率，以及在于，可控制振荡器202的工作状态响应从锁相回路206和频率控制电路208接收的控制信号。
开关电容器404、406、和408在线路226上接收来自频率控制电路208的控制信号。响应来自频率控制电路208的控制信号，以对应于工作状态之一的预定方式接通或断开开关电容器404、406、和408。在频率合成器112的多个实施例之一中，开关电容器的数量限定工作状态的数量和可控制振荡器202的输出信号的相应频率。例如，如果有三个开关电容器，可控制振荡器202可以有八个(23＝8)工作状态。因为每个开关电容器可以被连接或断开，对于这些开关电容器有八个可能的二进制组态，以每个组态产生可控制振荡器202的输出信号的特定频率。如等式1和2所示，可控制振荡器202的输出信号的每个特定频率可以被限定为电感器400(L)、可变电容器402(Cvar)、和开关电容器404(C0)、406(C1)和408(Cn)的元件值以及二进制加权系数b0、b1和bn的函数，其中fco是可控制振荡器202的输出信号的频率：
f co ∝ 1 LC
(等式1)
C＝Cvar+b0C0+b1C1+…+bnCn
(等式2)
在等式2中，开关电容器404、406、和408是二进制加权的。例如，在一个三位数字系统，开关电容器404、406、和408可以被加权如下：C0＝C、C1＝2C、和Cn＝8C。
开关电容器的数量也限定频率控制电路208和可控制振荡器202之间所需要的控制线的数量。例如，如果有三个开关电容器被连接或断开，频率控制电路208可以使用三条控制线(每个开关电容器用一条控制线)。例如，参考图3和图4，在块304，频率控制电路208可以确定：对于一个三位系统，可控制振荡器202的输出信号的频率最接近预定频率，其中开关电容器404被接通，开关电容器406被断开，开关电容器408被接通。因此，在块306，频率控制电路208可以产生三个控制信号。可以设定对应于开关电容器404的第一个控制信号410以接通开关电容器404；可以设定对应于开关电容器406的第二个控制信号412以断开开关电容器406；可以设定对应于开关电容器408的第三个控制信号414以接通开关电容器408。响应这些控制信号，在块308，开关电容器404、406、和408被分别接通、断开和接通。该配置改变可控制振荡器202为对应于最接近预定频率的特定频率的工作状态。
在由锁相回路206控制可控制振荡器202的这些实施例中，通过改变在线路242上施加到可变电容器402的控制信号，可以更进一步控制可控制振荡器202。
图5示出频率控制电路208的若干实施例之一的框图，该电路用于控制可控制振荡器202的输出信号的频率。频率控制电路208可以包括程序计数器、或R分频器(参考分频器)500，频率检测器、或计数器502，数字解码器504，数字比较器506，和双态搜索模块508。
图6是一流程图600，示出图5的频率控制电路208的体系结构和操作。在块601，频率控制电路208被启动。在块602，数字解码器504在线路222和224上接收来自串行端口212的、与可控制振荡器202的输出信号的预定频率有关的信息(图2)。在块604，频率检测器502确定可控制振荡器202的输出信号的当前频率，该频率对应于可控制振荡器202的当前工作状态。频率检测器502在线路510上接收来自程序计数器500的定时信号，根据在线路238上接收的参考频率，程序计数器500产生定时信号(图2)。可以使用定时信号对频率检测器502和双态搜索模块508的操作进行计时。频率检测器502在线路214上接收可控制振荡器202的输出信号(图2)。响应时钟脉冲，频率检测器502产生对应于输出信号的当前频率的第一数字字。
在块606，数字比较器506将第一数字字与在线路512上接收的来自数字解码器504的第二数字字进行比较，并在线路516上提供一控制位给双态搜索模块508。例如，当第一数字字高于第二数字字时，可以配置数字比较器506产生逻辑1用于控制位，当第二数字字高于第一数字字时产生逻辑0用于控制位。基于该控制位、可控制振荡器202的当前工作状态和在线路518上接收的定时信号，在块608，双态搜索模块508选取可控制振荡器202的接下来的工作状态。如以下所述，配置频率控制电路208，使得接下来的工作状态有一更接近可控制振荡器202的输出信号的预定频率的对应特定频率。在块610，双态搜索模块508产生一控制信号，其被配置以改变可控制振荡器202为所选取的接下来的工作状态。在块612，可控制振荡器202被改变为所选取的接下来的工作状态。在块614，双态搜索模块508确定是否所有可控制振荡器202的工作状态已被搜索。如果所有的工作状态已被搜索，频率控制电路208不工作。如果尚未搜索所有的工作状态，则重复块604、606、608、610、612、和614。
图7是图5双态搜索模块508的树形图。该二叉树包括叶节点700、中间节点702、和根节点704。根节点704代表初始二进制状态，其对应在频率控制电路208之操作前的可控制振荡器202的初始工作状态。中间节点702代表中间二进制状态组，其对应于在频率控制电路208操作期间可控制振荡器202可能占用的可能的工作状态。叶节点700指定最终二进制状态，其对应可控制振荡器202多个的工作状态。
如以上所述，双态搜索模块508可以使用二叉树来搜索可控制振荡器202的多个工作状态，并确定最接近预定频率的特定频率。例如，在图7的三位系统，可以配置可控制振荡器202有八个(23＝8)工作状态。因此，二叉树也可以有八个叶节点700。在频率控制电路208被启动前，双态搜索模块508在根节点704，该根节点代表可控制振荡器202的初始工作状态(图7的例子中的100)。如上所述，频率控制电路208确定当可控制振荡器202处于初始工作状态时(图7的例子中的100)输出信号的当前频率。频率控制电路208然后将当前频率与预定频率对比。基于当前频率和预定频率的比较和响应时钟脉冲，双态搜索模块508选取连接根节点704的两个中间节点702之一。连接根节点704的两个中间节点702代表可控制振荡器202的两个接下来的工作状态(图7的例子中的010、110)。可以配置双态搜索模块508，使得根节点704和中间节点702的两个接下来的工作状态由下列等式限定，其中Mnew代表接下来的工作状态，M代表当前工作状态：
M new = M ± M 2
(等式3)
例如，图7中，可以用对应十进制6的二进制100代表初始工作状态。基于等式3，配置二叉树，使得两个接下来的工作状态分别用对应十进制4和6的二进制010和110表示。以此方式，在N个时钟脉冲中，双态搜索模块508可以全部搜索2N个工作状态，以确定具有最接近预定频率的特定频率的工作状态。
本领域技术人员应该理解的是，实现图7中所示的二叉树有许多的方式。对于每个实施例，可以用多个方式设定在二叉树中与各个二进制状态有关的特定值(二进制或十进制)。例如，在图7的示例二叉树中，初始工作状态用二进制表示为100，用二进制010和110代表两个接下来的工作状态。可以配置双态搜索模块508以实现二叉树，该二叉树具有与二叉树中各个二进制状态有关的任何值。
在比较当前频率和预定频率后，双态搜索模块508选取具有最接近预定频率的特定频率的接下来的工作状态。频率控制电路208然后产生一控制信号，其被配置以改变可控制振荡器202为所选取的接下来的工作状态。在可控制振荡器202被改变为所选取的接下来的工作状态后，频率控制电路208确定对应于所选取的接下来的工作状态的可控制振荡器202的输出信号频率。这个过程被重复用于二叉树中的所有状态，直到双态搜索模块508选取对应于叶节点700之一的可控制振荡器202的接下来的工作状态。由双态搜索模块508选取的叶节点700代表具有最接近预定频率的特定频率的工作状态。
振幅控制电路
图8示出图1的频率合成器的若干实施例的另一个的框图。频率合成器800包括可控制振荡器202、低通滤波器204、锁相回路206、频率控制电路208、R分频器电路210、串行端口212和振幅控制电路802。
频率合成器800可以被实现在硬件、软件、固件或其组合中。在一些实施例中，频率合成器可以被实现在软件或固件中，其被存储在存储器内并由处理器或任何其它适当的指令执行系统来执行。在其实现在硬件中的情况下，如某些其它实施例中，频率合成器800可以利用下列技术的任一种或组合来实现，这些技术在本领域中是众所周知的：根据数据信号实现逻辑功能并具有逻辑门的离散逻辑电路、具有适当的组合逻辑门的专用集成电路(ASIC)、可编程门阵列(PGA)、现场可编程门阵列(FDGA)，等等。
通常，频率合成器800以类似图2的频率合成器112的方式被配置及工作。然而，本领域普通技术人员应该理解的是，频率合成器800不必包括频率控制电路208。频率合成器800的重要方面是，振幅控制电路802与可控制振荡器202连通，当控制可控制振荡器202的输出信号的频率时，例如，通过锁相回路206和/或频率控制电路208，振幅控制电路802维持输出信号的振幅。
由于可控制振荡器202的输出信号的频率和振幅之间的复杂的相互作用，最好在整个频率范围内维持可控制振荡器202的输出信号的恒定振幅。因此，当改变可控制振荡器202的输出信号的频率时，例如，通过锁相回路206和(或)频率控制电路208，振幅控制电路802可以被启动。
如上参照图2所述，可以配置可控制振荡器202以具有多个工作状态，其中每个工作状态对应于可控制振荡器202的输出信号的特定频率。通过改变可控制振荡器202的工作状态和因此改变输出信号的对应特定频率，可以控制可控制振荡器202的输出信号的频率。
在使用振幅控制电路802的情况下，可以更进一步配置可控制振荡器202以具有多个工作状态，其中每个工作状态对应于可控制振荡器202的输出信号的特定振幅。通过改变可控制振荡器202的工作状态和因此改变输出信号的对应振幅，可以在整个频率范围上维持可控制振荡器202的输出信号的振幅。
图9是一流程图900，示出图8的振幅控制电路802的若干实施例之一的体系结构和操作。在块901，振幅控制电路802接收与可控制振荡器202的输出信号的预定振幅电平有关的信息。该信息可以限定一最低振幅电平，可控制振荡器202的输出信号的振幅应维持在此最低振幅电平上。该信息也可以被表示为一振幅范围，可控制振荡器202的输出信号的振幅将维持在此振幅范围内。振幅控制电路802的重要方面是，它接收信息用于维持或控制可控制振荡器202的输出信号的振幅电平。与预定振幅电平有关的信息可从串行端口212或与任何其它在图8中未示出的部件接收。该信息甚至可以被包括在振幅控制电路802内部的存储器内。在块902，振幅控制电路802确定可控制振荡器202的输出信号的振幅。在块904，振幅控制电路802将振幅与预定振幅电平相比较，确定输出信号的振幅是否需要改变。例如，如果输出信号的振幅小于预定振幅电平，振幅控制电路802可以确定可控制振荡器202的多个工作状态中的哪一个具有最接近预定振幅电平的输出信号的特定振幅。在块906，振幅控制电路802产生一控制信号，其被配置以改变可控制振荡器202为对应于最接近预定振幅电平的特定振幅的工作状态。在块908，响应来自振幅控制电路802的控制信号，可以改变可控制振荡器202为对应于最接近预定振幅电平的特定振幅的工作状态。
本领域普通技术人员应该理解，频率合成器800有各种不同的实施例。例如，重要的方面是：振幅控制电路802与可控制振荡器202连通，当控制可控制振荡器输出信号的频率时，例如，通过锁相回路206和(或)频率控制电路208，振幅控制电路802以预定方式维持输出信号的振幅。因此，在频率合成器800的一些实施例中，振幅控制电路802可以与频率控制电路208一起工作。例如，每一次频率控制电路208改变可控制振荡器202的输出信号的频率，振幅控制电路802可以被启动，以调整输出信号的振幅。利用经由线路805传送的定时信号，可以控制频率控制电路208和振幅控制电路802之间的这种交互作用(图8)。在频率合成器800的其它实施例中，可以没有频率控制电路208，在此情况下，振幅控制电路802响应由锁相回路206产生的频率变化。
图10示出可控制振荡器1002的若干实施例之一的框图，其用于实现多个工作状态和由振幅控制电路802控制的输出信号的对应特定振幅。可控制振荡器1002可以包括多个并联连接的开关电流源1000。开关电流源1000接收线路806上的来自振幅控制电路802的控制信号。响应控制信号，开关电流源1000以对应于可控制振荡器1002的工作状态之一的预定方式接通或断开。在频率合成器800的多个实施例之一中，开关电流源1000的数量限定工作状态的数量，和可控制振荡器1002的输出信号的对应振幅。例如，如果有三个开关电流源1000，可控制振荡器1002可以有八个(23＝8)工作状态。因为可以接通或断开每一个开关电流源1000。有八个开关电流源1000的可能结构，每个结构产生可控制振荡器1002的输出信号的特定振幅。
开关电流源1000的数量也限定振幅控制电路802控制可控制振荡器1002所需的控制线的数量。例如，如果有三个开关电流源1000被接通或断开，振幅控制电路802可以用三根控制线(每个开关电流源1000用一根控制线)。以如以上关于频率控制电路208所述的相同方式，振幅控制电路802控制可控制振荡器1002的工作状态。
图11示出振幅控制电路802的若干实施例之一的框图，其用于维持可控制振荡器1002的输出信号的振幅。振幅控制电路802可以包括峰值检测器1100、低通滤波器1102、放大器1104、和双太搜索模块1106。
在振幅控制电路802的操作中，峰值检测器1100接收线路804上的可控制振荡器1002的输出信号；峰值检测器1100确定输出信号的振幅，并在线路1108提供信息给对信号进行滤波的低通滤波器1102。在线路1110提供滤波信号给放大器1104；放大器1104将与可控制振荡器202的输出信号的振幅有关的信息和参考电压1112进行比较，在线路1114提供一控制位给双态搜索模块1106。例如，当可控制振荡器202的输出信号的振幅高于参考电压时，可以配置放大器1104产生逻辑1用于控制位；当参考电压高于输出信号的振幅时，产生逻辑0用于控制位。在振幅控制电路802与频率控制电路208一起工作的情况下，通过频率控制电路208经由线路805可以连接和控制放大器1104。再次参照图7，双态搜索模块1106的作用方式与上述关于双态搜索模块508所述方式相同。此外，在振幅控制电路802和频率控制电路208一起工作的情况下，通过频率控制电路208经由线路805可以连接和控制双态搜索模块1106。
图3、6、9中任何处理描述或方块应该理解为表示代码的模块、段、或部分，其包含一个或多个实现该处理中专用逻辑功能或步骤的可执行指令；可选的实现方案被包括在本发明优选实施例的范围内，其中，功能的执行可以不按以上所示或所述的顺序(包括基本上同时发生或以相反的顺序)，这取决于有关的功能，本领域技术人员对此应该充分理解。
此外，频率合成器112和800、频率控制电路208和振幅控制电路802可以包括用于执行逻辑功能的、有序列出的可执行指令，它们可以内置于任何计算机可读介质供，并由指令执行系统、设备、或器件使用或与其结合，如基于计算机的系统、含有处理器的系统、或能从指令执行系统、设备、或器件读取指令的其它系统，并执行这些指令。本文件的上下文之中，“计算机可读介质”可以是能包含、存储、通信、传播、或传送该程序的任何装置，其供使指令执行系统、设备或器件使用或与其结合。
例如，计算机可读介质可以是(但不仅限于)：电子的、磁的、光学的、电磁的、红外线的、或半导体系统、设备、器件或传播介质。该计算机可读介质更特别的示例(非详尽的清单)可包括下列各项：有一个或多个布丝的电连接(电子的)、便携式电脑磁盘(磁的)、随机存取存储器(RAM)(电子的)、只读存储器(ROM)(电子的)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)(电子的)、光纤(光学的)、和便携式光盘只读存储器(CDROM)(光学的)。注意，计算机可读介质甚至可以是纸张或另外合适的介质，在其上面可以打印该程序，与以电子方式获取该程序一样，例如，通过对纸张或其它介质进行光学扫描，然后编辑、编译或如果必要则以合适的方式进行其它处理；然后将其存储在计算机存储器中。
虽然本发明不同的实施例已描述，本领域普通技术人员显而易见的是，本发明范围内可以有更多的实施例和实现方案。

Claims (22)

1、一种频率合成器电路，包括：
可控制振荡器，被配置以产生具有一预定频率的输出信号，该可控制振荡器具有响应多个控制信号的多个工作状态，所述多个工作状态之每一个状态限定该可控制振荡器的输出信号的特定频率；和
频率控制电路，与该可控制振荡器连通，频率控制电路被配置以确定最接近该预定频率的输出信号的特定频率，并提供多个控制信号，所述多个控制信号被设定以改变该可控制振荡器为对应于最接近该预定频率之特定频率的工作状态，
其中，该频率控制电路包括频率检测器，被配置以确定该输出信号的频率，和比较器，被配置以比较该输出信号的频率和该预定频率；及
其中该频率控制电路被进一步配置以确定对应于多个工作状态的输出信号的多个特定频率中哪一个最接近该预定频率。
2、权利要求1的电路，其中，该可控制振荡器包括可以由多个控制信号接通的多个并联电容器，所述多个并联电容器限定该可控制振荡器的多个工作状态。
3、权利要求1的电路，其中，该频率控制电路被进一步配置以执行对分检索算法，以确定对应多个工作状态的输出信号的多个特定频率中哪一个最接近该预定频率。
4、权利要求1的电路，其中，该频率控制电路包括：
程序计数器，被配置以产生基于该预定频率的定时信号，该定时信号具有多个时钟脉冲；
该频率检测器还被配置以接收该定时信号，和响应所述多个时钟脉冲的每一个，以产生第一数字字，该第一数字字对应于该可控制振荡器的输出信号的当前频率；
数字解码器，被配置以接收信息，该信息与该可控制振荡器输出信号的预定频率有关，并产生对应于该预定频率的第二数字字；及
该比较器还被配置作为数字比较器以将第一数字字与第二数字字相比较；
其中该频率控制电路被进一步配置以接收该定时信号，和响应多个时钟脉冲的每一个，基于第一数字字与第二数字字的比较，以产生多个控制信号。
5、一种通信装置，用于一通信系统中，包括：
收发器，被配置以一信道频率经由通信信道与该通信系统进行通信；和
频率合成器，被配置以选择该通信信道，该频率合成器包括：
可控制振荡器，被配置以产生具有对应于该信道频率的一预定频率的输出信号，该可控制振荡器具有响应多个控制信号的多个工作状态，所述多个工作状态的每一个状态限定该可控制振荡器的输出信号的特定频率；和
频率控制电路，与该可控制振荡器连通，该频率控制电路被配置以确定最接近该预定频率的输出信号的特定频率，并提供多个控制信号，所述多个控制信号被设定以改变该可控制振荡器为对应于最接近预定频率的特定频率的工作状态，
其中，该频率控制电路包括频率检测器，被配置以确定该输出信号的频率，和比较器，被配置以比较该输出信号的频率和该预定频率；及
其中该频率控制电路被进一步配置以确定对应于多个工作状态的输出信号的多个特定频率中哪一个最接近该预定频率。
6、一种可控制振荡器的输出信号的频率的控制方法，该可控制振荡器有多个工作状态，所述多个工作状态的每一个状态限定该可控制振荡器的输出信号的特定频率，该方法包括：
接收与一预定频率有关的信息；
根据该预定频率生成定时信号，该定时信号具有多个时钟脉冲；
响应于该多个时钟脉冲中的每一个，生成对应于该可控制振荡器的输出信号的当前频率的第一数字字；
生成对应于该预定频率的第二数字字；
比较该第一数字字和第二数字字；
确定该可控制振荡器的输出信号的多个特定频率中哪一个最接近该预定频率；和
产生一控制信号，该控制信号被配置以改变该可控制振荡器为对应于最接近该预定频率的特定频率的工作状态。
7、权利要求6的方法，更进一步包括改变该可控制振荡器为对应于最接近该预定频率的特定频率的工作状态。
8、权利要求7的方法，其中，改变该可控制振荡器为对应于最接近该预定频率的特定频率的工作状态的步骤包括以预定方式配置多个并联电容器。
9、一种可控制振荡器的输出信号的频率的控制方法，该可控制振荡器有多个工作状态，所述多个工作状态的每一个状态限定该可控制振荡器输出信号的特定频率，该方法包括：
接收与一预定频率有关的信息；
确定该可控制振荡器的输出信号的当前频率，该当前频率对应于一当前工作状态；
比较该预定频率与该当前频率；
基于该预定频率与该当前频率的比较，选取两个接下来的工作状态之一，所选取的接下来的工作状态具有更接近该预定频率的特定频率。
10、权利要求9的方法，更进一步包括产生一控制信号，该控制信号被配置以改变该可控制振荡器为所选取的接下来的工作状态。
11、权利要求10的方法，更进一步包括改变该可控制振荡器为所选取的工作状态。
12、权利要求11的方法，其中，改变该可控制振荡器为所选取的接下来的工作状态包括以预定方式配置多个并联电容器。
13、权利要求11的方法，更进一步包括重复所述确定该可控制振荡器输出信号的当前频率、比较该当前频率和预定频率、选取两个接下来的工作状态之一、产生被配置以改变该可控制振荡器为所选取的接下来的工作状态的控制信号、以及改变该可控制振荡器为所选取的接下来的工作状态之步骤。
14、一种可控制振荡器的输出信号的频率控制系统，该可控制振荡器有多个工作状态，所述多个工作状态的每一个状态限定该可控制振荡器的输出信号的一特定频率，该系统包括：
接收装置，用于接收与一预定频率有关的信息；
根据该预定频率生成定时信号的装置，该定时信号具有多个时钟脉冲；
响应于该多个时钟脉冲中的每一个，生成对应于该可控制振荡器的输出信号的当前频率的第一数字字的装置；
生成对应于该预定频率的第二数字字的装置；
比较该第一数字字和第二数字字的装置；
确定装置，用于确定该可控制振荡器输出信号的多个特定频率中哪一个最接近该预定频率，和
信号产生装置，用于产生一控制信号，该信号被配置以改变该可控制振荡器为对应于最接近该预定频率的特定频率的工作状态。
15、权利要求14的系统，其中，该确定装置采用对分检索算法。
16、权利要求15的系统，更进一步包括用于改变该可控制振荡器为对应于最接近该预定频率的特定频率的工作状态的装置。
17、权利要求16的系统，其中，改变该可控制振荡器为对应于最接近该预定频率的特定频率的工作状态的装置包括多个以预定方式配置的并联电容器。
18、一种可控制振荡器的输出信号的频率控制系统，该可控制振荡器有多个工作状态，所述多个工作状态的每一个状态限定该可控制振荡器的输出信号的特定频率，该系统包括：
接收装置，用于接收与一预定频率有关的信息；
确定装置，用于确定该可控制振荡器的输出信号的当前频率，该当前频率对应当前工作状态；
比较装置，用于比较该预定频率和该当前频率；
选择装置，用于基于该预定频率和该当前频率的比较，选取两个接下来的工作状态之一，所选取的接下来的工作状态具有更接近该预定频率的特定频率。
19、权利要求18的系统，更进一步包括控制信号产生装置，控制信号被配置以改变该可控制振荡器为所选取的接下来的工作状态。
20、权利要求19的系统，更进一步包括改变该可控制振荡器为所选取的接下来的工作状态的装置。
21、权利要求20的系统，其中，所述改变该可控制振荡器为所选取的接下来的工作状态的装置包括多个以预定方式配置的并联电容器。
22、权利要求20的系统，其被更进一步配置以重复所述确定该可控制振荡器输出信号的当前频率、比较该预定频率与该当前频率、选取两个接下来的工作状态之一、产生被配置以改变该可控制振荡器为所选取的接下来的工作状态的控制信号、以及改变该可控制振荡器为所选取的接下来的工作状态。
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