具有增益校正的锁相环两点调制电路、发射机及校正方法

技术领域

本申请涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种具有增益校正的锁相环两点调制电路、发射机及校正方法。

背景技术

现有技术中，为了得到更高的传输速率，同时又不恶化发射机的EVM指标，需要在VCO压控振荡器电路中补偿被滤掉的有用信号，即同时调制VCO的震荡频率和分频器的分频比，这种调制方式称为两点调制。但传统的两点调制，当高、低通路径增益不匹配，无法消除误差。基于锁相环的两点调制发射机可以做到全通的特性，锁相环一直处于锁定状态。但实际上由于锁相环受工作频率、工艺和温度的影响，两条调制路径之间的调制增益是不完全一样的，这会导致合成的全通的传输函数失配，造成增益误差，从而恶化发射机的EVM指标，造成性能降低。

发明内容

针对现有技术中，基于锁相环的两点调制发射机锁相环一直处于锁定状态。但实际上由于锁相环受工作频率、工艺和温度的影响，两条调制路径之间的调制增益是不完全一样的，造成增益失配，最终恶化发射机的EVM指标，影响发射机性能的问题，本申请提出一种具有增益校正的锁相环两点调制电路、发射机及校正方法。

在本申请的一个技术方案中，提供一种具有增益校正的锁相环两点调制电路，包括参考时钟发生器、鉴频鉴相器及电荷泵单元、环路滤波器、压控振荡器、分频器、数字调制器、数模转换模块，其特征在于，还包括：预放大单元、比较器、数字模块，其中，信号输入端连接第一增益单元的输入端，第一增益单元的输出端连接数字调制器的第一输入端，数字调制器的输出端连接分频器的第一输入端，分频器的输出端分别连接数字调制器的第二输入端和鉴频鉴相器及电荷泵单元的第一输入端；参考时钟发生器的输出端连接鉴频鉴相器及电荷泵单元的第二输入端，鉴频鉴相器及电荷泵单元的输出端连接环路滤波器的输入端，环路滤波器的输出端分别连接预放大单元的输入端和压控振荡器的第一输入端，压控振荡器的输出端连接分频器的第二输入端，同时输出信号；预放大单元的输出端连接比较器的输入端，比较器的输出端连接数字模块的第一输入端，信号输入端连接数字模块的第二输入端，数字模块的输出端连接第二增益单元的输入端，第二增益单元的输出端连接数模转换模块的输入端，数模转换模块的输出端连接压控振荡器的第二输入端。

可选的，预放大单元对环路滤波器输出的电压信号按照预设放大倍数进行放大。

可选的，比较器为电压比较器，用以实时监测预放大单元的输出信号的电压变化趋势。

可选的，数字模块对信号输入端的第一输入电压和比较器输出的第二输入电压进行比较，根据比较结果调整增益，直到满足预设增益失配标准，其中，若第一输入电压与第二输入电压的电压变化趋势相同，则增加第二增益单元的增益值；若第一输入电压与第二输入电压的电压变化趋势相反，则降低第二增益单元的增益值。

可选的，若第一输入电压与第二输入电压的电压具有相同的极性，则按照预设增益调整阈值增加第二增益单元的增益值；若第一输入电压与第二输入电压的电压具有相反的极性，则按照预设增益调整阈值降低第二增益单元的增益值。

在本申请的一个技术方案中，提供一种基于锁相环的两点调制发射机，其包括方案一中的具有增益校正的锁相环两点调制电路。

在本申请的一个技术方案中，提供一种环路增益的校正方法，包括：通过预放大电路对环路滤波器的输出电压按照预设放大倍数进行预放大，得到预放大滤波电压；通过比较器对预放大滤波电压和信号输入端的输入信号电压进行比较，实时监测预放大滤波电压的变化趋势；通过数字模块对输入信号电压和预放大滤波电压的变化趋势进行比较，根据比较结果对第二增益单元的增益值进行调整，直到满足预设增益失配标准。

可选的，通过数字模块对输入信号电压和预放大滤波电压的变化趋势进行比较，根据比较结果对第二增益单元的增益值进行调整，包括：若预放大滤波电压的极性与输入信号电压的极性相同，则按照预设增益调整阈值增加第二增益单元的增益值；若预放大滤波电压的极性与输入信号电压的极性相反，则按照预设增益调整阈值降低第二增益单元的增益值。

本申请的有益效果是：本申请通过新增加预放大器、比较器以及数字模块对基于锁相环两点调制发射机的两路增益进行调整，对两个路径的增益失配问题进行校正，使得发射机的输出频率不会受到工艺和环境因素的影响，提高电路的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了现有技术中基于锁相环的两点调制发射机电路示意图；

图2示出了本申请具有增益校正的锁相环两点调制电路的一个实施方式的电路示意图；

图3示出了本申请校正环路增益的方法的一个实施方式的流程示意图。

通过上述附图，已示出本申请明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本申请构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的产品或设备不必限于清楚地列出的哪些单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其它单元。

现有技术中，为了得到更高的传输速率，同时又不恶化发射机的EVM指标，需要在VCO压控振荡器电路中补偿被滤掉的有用信号，即同时调制VCO的震荡频率和分频器的分频比，这种调制方式称为两点调制。但传统的两点调制，高、低通路径增益不匹配，无法消除误差。基于锁相环的两点调制发射机可以做到全通的特性，锁相环一直处于锁定状态。但实际上由于锁相环受工作频率、工艺和温度的影响，两条调制路径之间的调制增益是不完全一样的，这会导致合成的全通传输函数失配，造成增益误差，从而恶化发射机的EVM指标，造成发射机的性能降低。

图1示出了现有技术中基于锁相环的两点调制发射机电路示意图。

如图1所示，合理取值路径①的第一增益单元的增益

理论上基于锁相环的两点调制发射机可以做到全通的特性，锁相环一直处于锁定状态。但实际上由于锁相环受工作频率、工艺和温度的影响，两条调制路径之间的调制增益是不完全一样的，这会导致合成的全通的传输函数失配。当高、低通路径增益不匹配时，此时基带信号经过数模转换器DAC转换成电压调制压控振荡器VCO产生的频率偏移与它通过数字调制器DSM改变分频比导致的频率偏移不再一致。路径②的数据率高于环路带宽，锁相环没有足够的时间来响应相应，无法通过环路来消除增益误差，从而恶化发射机的EVM指标。

针对上述问题，本申请提出一种具有增益校正的锁相环两点调制电路、发射机及校正方法。包括包括参考时钟发生器、鉴频鉴相器及电荷泵单元、环路滤波器、压控振荡器、分频器、数字调制器、数模转换模块，预放大单元、比较器、数字模块，其中，信号输入端连接第一增益单元的输入端，第一增益单元的输出端连接数字调制器的第一输入端，数字调制器的输出端连接分频器的第一输入端，分频器的输出端分别连接数字调制器的第二输入端和鉴频鉴相器及电荷泵单元的第一输入端；参考时钟发生器的输出端连接鉴频鉴相器及电荷泵单元的第二输入端，鉴频鉴相器及电荷泵单元的输出端连接环路滤波器的输入端，环路滤波器的输出端分别连接预放大单元的输入端和压控振荡器的第一输入端，压控振荡器的输出端连接分频器的第二输入端，同时输出信号；预放大单元的输出端连接比较器的输入端，比较器的输出端连接数字模块的第一输入端，信号输入端连接数字模块的第二输入端，数字模块的输出端连接第二增益单元的输入端，第二增益单元的输出端连接数模转换模块的输入端，数模转换模块的输出端连接压控振荡器的第二输入端。

本申请通过预放大单元对环路滤波器的输出电压进行预放大，并通过比较器对预放大单元的输出电压与输入信号的电压进行比较，获取预放大单元输出电压的变化趋势，并通过数字模块对预放大单元输出电压的极性与输入信号的极性进行判断，根据判断结果与变化趋势，通过第二增益单元调整第二增益数值，从而避免两个环路的增益失配，减小失配误差，提高电路的稳定性。

下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本申请的实施例进行描述。

图2示出了本申请具有增益校正的锁相环两点调制电路的一个实施方式。

在图2所示的实施方式中，本申请的具有增益校正的锁相环两点调制电路包括参考时钟发生器、鉴频鉴相器及电荷泵单元、环路滤波器、压控振荡器、分频器、数字调制器、数模转换模块，其特征在于，还包括：预放大单元、比较器、数字模块，其中，

信号输入端连接第一增益单元的输入端，第一增益单元的输出端连接数字调制器的第一输入端，数字调制器的输出端连接分频器的第一输入端，分频器的输出端分别连接数字调制器的第二输入端和鉴频鉴相器及电荷泵单元的第一输入端。

参考时钟发生器的输出端连接鉴频鉴相器及电荷泵单元的第二输入端，鉴频鉴相器及电荷泵单元的输出端连接环路滤波器的输入端，环路滤波器的输出端分别连接预放大单元的输入端和压控振荡器的第一输入端，压控振荡器的输出端连接分频器的第二输入端，同时输出信号。

预放大单元的输出端连接比较器的输入端，比较器的输出端连接数字模块的第一输入端，信号输入端连接数字模块的第二输入端，数字模块的输出端连接第二增益单元的输入端，第二增益单元的输出端连接数模转换模块的输入端，数模转换模块的输出端连接压控振荡器的第二输入端。

下面结合图2对本申请的具有增益校正的锁相环两点调制电路进行具体说明。

信号输入端将输入信号

经过数字调制器处理后的信号通过分频器处理，将处理后的信号通过鉴频鉴相器及电荷泵单元的第一输入端输入到鉴频鉴相器及电荷泵单元中，同时经过数字调制器的第二输入端反馈到数字调制器中。

参考时钟发生器输出的时钟信号通过鉴频鉴相器及电荷泵单元的第二输入端输入到鉴频鉴相器及电荷泵单元中。鉴频鉴相器对输入的参考时钟信号和经过分频器输出的信号进行处理后在再经过电荷泵进行电压转换，最终将电压转换后的信号输入到环路滤波器，例如本申请的低通滤波器中，进行信号的滤波处理。最后将经过滤波处理的信号输出到压控振荡器中进行处理后输出，同时经过滤波的信号会输入到预放大单元中进行其他处理。其中，以上元器件的信号的处理及具体过程与现有技术中的对应元器件的原理相同，本申请不进行赘述。

预放大单元接收到低通滤波器处理后的电压信号后，进行预放大处理，并将预放大处理后的信号经过比较器进行比较，判断预放大单元的输出信号的电压相对于信号输入端输入信号的电压变化趋势，并通过数字模块判断预放大单元的输出信号与信号输入端的输入信号的电压极性的差别，进而将比较结果输入到第二增益单元，进行第二增益值的调整。

可选的，预放大单元对环路滤波器输出的电压信号按照预设放大倍数进行放大。

在该可选实施例中，在预放大单元中，预放大是指放大经过环路滤波器输出信号的电压幅度而不改变电压变化趋势，以便于比较器更好的比较输出结果。环路滤波器可选择低通滤波器。其中，预放大单元可设计为一个简单的放大器，放大倍数可进行合理设置，但需要以不失真电压趋势为前提。其中放大倍数可合理结合VCO压控振荡器的调谐增益进行设置，放大结果以1/3vdd到2/3vdd为合适值，其中，vdd表示输入信号的电压值。

可选的，比较器为电压比较器，用以实时监测预放大单元的输出信号的电压变化趋势。

在该可选实施例中，发射机的增益失配可以通过检测环路滤波器的电压检测出来。环路滤波器输出信号的电压VL和信号输入端的输入信号电压VS之间的关系为：

其中KPD为鉴频鉴相器的传递函数，F(S)为环路滤波器的传递函数，KV1为VCO的调谐增益，N表示分频器的分频个数，

当锁相环的频率和环路是固定值时，分母就是固定的，环路滤波器的阶数只会影响分母的值，不会改变环路滤波器电压和输入信号电压比值的正负关系。因此，环路滤波器的电压波形与输入信号的电压波形类似，幅度上按照一定的比例进行了衰减。

比较器的作用是比较VL和VS的大小，也就是N*K1-K2的大小，实时监测电压的变化趋势，并将电压趋势的变化结果传递给数字模块，从而调整增益，消除增益失配。

可选的，数字模块对信号输入端的第一输入电压和比较器的第二输入电压进行比较，根据比较结果调整增益，直到满足预设增益失配标准，其中，若第一输入电压与第二输入电压的电压变化趋势相同，则增加第二增益单元的增益值；若第一输入电压与第二输入电压的电压变化趋势相反，则降低第二增益单元的增益值。

可选的，若第一输入电压与第二输入电压的电压具有相同的极性，则按照预设增益调整阈值增加第二增益单元的增益值；若第一输入电压与第二输入电压的电压具有相反的极性，则按照预设增益调整阈值降低第二增益单元的增益值。

在本申请的一个实例中，电压变化趋势相同可理解为两者的电压变化同为上升或者同为下降，具体来说，当环路滤波器的输出电压和输入信号的电压有同样的极性，那么表明路径②的增益相对路径①的增益较小，因此应该增加路径②的增益；反之，当两个信号的极性相反时，应该减小路径②的增益。其中，在路径②中，按照预设增益调整阈值对第二增益单元的增益值

本申请通过新增加预放大器、比较器以及数字模块对基于锁相环两点调制发射机的两路增益进行调整，对两个路径的增益失配问题进行校正，使得发射机的输出频率不会受到工艺和环境因素的影响，提高电路的可靠性。本申请的一种迭代的思想，消除由于工艺和环境因素导致的频率偏差，解决高、低通路径增益不匹配的问题，提高了电路可靠性。

图3示出了本申请环路增益的校正方法的一个实施方式的流程示意图。

在图3所示的实施方式中，本申请的环路增益的校正方法包括过程S301，通过预放大电路对环路滤波器的输出电压按照预设放大倍数进行预放大，得到预放大滤波电压；过程S302，通过比较器对预放大滤波电压和信号输入端的输入信号电压进行比较，实时监测预放大滤波电压的变化趋势；以及过程S303，通过数字模块对输入信号电压和预放大滤波电压的变化趋势进行比较，根据比较结果对第二增益单元的增益值进行调整，直到满足预设增益失配标准。

可选的，通过数字模块对预放大滤波电压的变化趋势进行比较，根据比较结果对第二增益单元的增益值进行调整，包括：若预放大滤波电压的极性与输入信号电压的极性相同，则按照预设增益调整阈值增加第二增益单元的增益值；若预放大滤波电压的极性与输入信号电压的极性相反，则按照预设增益调整阈值降低第二增益单元的增益值。

在本申请的一个实施方式中，本申请提供一种基于锁相环的两点调制发射机，其包括上述任一实施例描述的具有增益校正的锁相环两点调制电路。

在本申请的一个具体实施方式中，一种计算机可读存储介质，其存储有计算机指令，其中计算机指令被操作以执行任一实施例描述的校正环路增益的方法。其中，该存储介质可直接在硬件中、在由处理器执行的软件模块中或在两者的组合中。

软件模块可驻留在RAM存储器、快闪存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可装卸盘、CD-ROM或此项技术中已知的任何其它形式的存储介质中。示范性存储介质耦合到处理器，使得处理器可从存储介质读取信息和向存储介质写入信息。

处理器可以是中央处理单元(英文：Central Processing Unit，简称：CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(英文：Digital Signal Processor，简称：DSP)、专用集成电路(英文：Application Specific Integrated Circuit，简称：ASIC)、现场可编程门阵列（英文：Field Programmable Gate Array，简称：FPGA）或其它可编程逻辑装置、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件或其任何组合等。通用处理器可以是微处理器，但在替代方案中，处理器可以是任何常规处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可实施为计算装置的组合，例如DSP与微处理器的组合、多个微处理器、结合DSP核心的一个或一个以上微处理器或任何其它此类配置。在替代方案中，存储介质可与处理器成一体式。处理器和存储介质可驻留在ASIC中。ASIC可驻留在用户终端中。在替代方案中，处理器和存储介质可作为离散组件驻留在用户终端中。

在本申请的一个具体实施方式中，一种计算机设备，其包括处理器和存储器，存储器存储有计算机指令，其中：处理器操作计算机指令以执行任一实施例描述的校正环路增益的方法。

在本申请所提供的实施方式中，应该理解到，所揭露的装置，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

以上仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。