DE102008027774A1

DE102008027774A1 - Vorrichtungen und Verfahren zur Signalmodulation

Info

Publication number: DE102008027774A1
Application number: DE102008027774A
Authority: DE
Inventors: Michael Lewis; Detlev Theil
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2007-06-18
Filing date: 2008-06-11
Publication date: 2008-12-24
Also published as: US7995697B2; US20080310573A1

Abstract

Ein Modulationssystem verwendet eine Phasenregelschleife (350). Eine Signalquelle (305) für ein internes Referenzsignal ist eingerichtet, um ein internes Referenzsignal (CLK) mit einer internen Frequenz bereitzustellen, die im Wesentlichen unabhängig von der Referenzfrequenz ist. Eine Frequenzsignalquelle (104, 108, 320, 124) ist eingerichtet, um eine Mehrzahl von ersten Abtastwerten (dF, dF') eines Frequenzsignals bereitzustellen, die bei einer ersten Abtastfrequenz gemäß dem internen Referenzsignal (CLK) aufgenommen werden. Eine Wiederabtasteinrichtung (315) ist eingerichtet, um die Mehrzahl von ersten Abtastwerten (dF, dF') wiederabzutasten, um eine Mehrzahl von zweiten Abtastwerten zu erzeugen, die bei einer zweiten Abtastfrequenz gemäß der Referenzfrequenz aufgenommen werden. Eine Kompensationseinrichtung (362) für eine Schleifenverstärkung ist eingerichtet, um die Referenzfrequenz zu empfangen und eine Offsetverstärkung anzuwenden, um eine Änderung der Schleifenverstärkung der PLL (350) in Abhängigkeit von einer Änderung der Referenzfrequenz auszugleichen.

Description

Die Erfindung betrifft Vorrichtungen und Verfahren zur Signalmodulation.
Polarmodulationssysteme und Ein-Punkt-Frequenzmodulationssysteme bieten im Vergleich zu anderen Modulationssystemen Vorteile. Beispielsweise verwenden beide Systeme digitale Einrichtungen anstelle von analogen Einrichtungen zur Signalverarbeitung, und beide Systeme arbeiten unter Verwendung nur eine einzigen Trägerfrequenz. Folglich weisen die Polarmodulation und Ein-Punkt-Frequenzmodulation weniger komplizierte Ausgestaltungen auf und verbrauchen weniger Leistung als alternative Systeme. Sowohl die Polarmodulation als auch die Ein-Punkt-Frequenzmodulation sind gut geeignet für eine Verwendung in Mobiltelefonen, netzanschließbaren tragbaren Computern und anderen tragbaren Kommunikationseinrichtungen.
Sowohl Polarmodulationssysteme als auch Ein-Punkt-Frequenzmodulationssysteme sind abhängig von einem Referenztaktfrequenzsignal, das ihnen zugeführt wird. Somit muss jedes dieser Systeme angepasst werden, um unter Verwendung der Referenzfrequenz der Einrichtung zu arbeiten, in dem es verwendet wird. Unglücklicherweise bedeutet das, dass zur Verwendung in vielen verschiedenen Einrichtungen viele verschiedene Modulationssysteme hergestellt werden müssen.
Polarmodulationssysteme und Ein-Punkt-Frequenzmodulationssysteme werden ebenfalls für sekundäre Kommunikationssysteme verwendet, die in Telefonen und Recheneinrichtungen enthalten sind, wie beispielsweise Bluetooth-Kommunikationssysteme oder Adapter für drahtlose lokale Datennetze. Diese sekundären Systeme müssen ebenfalls an die verschiedenen Referenzfrequenzen der Systeme angepasst werden, in denen sie verwendet werden sollen. Die Notwendigkeit, viele verschiedene Modula tionssysteme für verschiedene Referenzfrequenzen auszugestalten und herzustellen, macht es schwierig, eine Größenkostenersparnis zu erzielen, so dass die Herstellung von Polarmodulationssystemen und Ein-Punkt-Frequenzmodulationssystemen teurer wird.
Es besteht ein Bedarf an verbesserten Vorrichtungen und Verfahren zur Signalmodulation, insbesondere an Vorrichtungen und Verfahren, die bei unterschiedlichen Referenzfrequenzen einsetzbar sind.
Es werden Vorrichtungen und Verfahren bereitgestellt, wie sie in den unabhängigen Ansprüchen definiert sind. Die abhängigen Ansprüche definieren vorteilhafte oder bevorzugte Ausführungsbeispiele.
Nach einem Aspekt umfasst eine Vorrichtung zum Anpassen eines Modulationssystems, das eine Phasenregelschleife („phase-locked loop", PLL) verwendet, eine Signalquelle für ein internes Referenzsignal, die eingerichtet ist, um ein internes Referenzsignal mit einer internen Frequenz bereitzustellen, die im Wesentlichen von einer Referenzfrequenz unabhängig ist, eine Frequenzsignalquelle, die eingerichtet ist, um eine Mehrzahl von ersten Abtastwerten eines Frequenzsignals bereitzustellen, die bei einer ersten Abtastfrequenz gemäß dem internen Referenzsignal aufgenommen werden, eine Wiederabtasteinrichtung, die eingerichtet ist, um die Mehrzahl von ersten Abtastwerten zu empfangen und wiederabzutasten, um eine Mehrzahl von zweiten Abtastwerten zu erzeugen, die bei einer zweiten Abtastfrequenz gemäß der Referenzfrequenz aufgenommen werden, und eine Kompensationseinrichtung für eine Schleifenverstärkung, die eingerichtet ist, um die Referenzfrequenz zu empfangen und um eine Offsetverstärkung anzuwenden, um eine Änderung der offenen Schleifenverstärkung bzw. Leerlaufverstärkung der PLL in Abhängigkeit von einer Änderung der Referenzfrequenz auszugleichen.
Nach einem weiteren Aspekt umfasst ein Verfahren zum Anpassen einer Modulationsvorrichtung ein Bereitstellen einer Verstärkungseinstellung, um eine Änderung der Modulatorverstärkung in Abhängigkeit von einer Änderung einer Referenzfrequenz auszugleichen, ein Bereitstellen einer Signalquelle für ein internes Referenzsignal, die eingerichtet ist, um ein internes Referenzsignal mit einer internen Frequenz bereitzustellen, die im Wesentlichen von der Referenzfrequenz unabhängig ist, und ein Bereitstellen einer Wiederabtasteinrichtung, die eingerichtet ist, um eine Mehrzahl von ersten Abtastwerten eines Frequenzsignals zu empfangen, die bei der internen Frequenz aufgenommen wurden, und um das Frequenzsignal gemäß der Referenzfrequenz wiederabzutasten.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert.
1 ist ein Blockschaltbild eines herkömmlichen Polarmodulators.
2 ist ein Blockschaltbild eines herkömmlichen Ein-Punkt-Frequenzmodulators.
3 ist ein Blockschaltbild eines Polarmodulators, der für unterschiedliche Referenztaktfrequenzen eingerichtet ist.
4 ist ein Blockschaltbild eines Ein-Punkt-Frequenzmodulators, der für unterschiedliche Referenztaktfrequenzen eingerichtet ist.
5 ist eine Flussdiagrammdarstellung eines Modulationsverfahrens, das bei verschiedenen Referenzfrequenzen arbeiten kann.
6 ist eine Flussdiagrammdarstellung eines Verfahrens zum Anpassen eines Polar- oder Ein-Punkt-Modulationssystems, so dass es bei verschiedenen Referenzfrequenzen arbeiten kann.
In den Figuren bezeichnen ähnliche Bezugszeichen ähnliche Elemente und Anordnungen. Die erste Ziffer in jedem der Bezugszeichen mit drei Ziffern bezieht sich auf die Figur, in der das in Bezug genommene Element oder die in Bezug genommene Anordnung erstmalig auftritt.
Nachfolgend werden verschiedene Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben, die zu Erläuterungszwecken angeführt werden und die Erfindung nicht beschränken.
Nachfolgend werden Vorrichtungen und Verfahren zum Betreiben eines Modulationssystems beschrieben, das für unterschiedliche oder „flexible" Referenzfrequenzen eingerichtet ist. Das Modulationssystem verwendet eine Phasenregelschleife („phase-locked loop", PLL). Eine Signalquelle für ein internes Referenzsignal ist eingerichtet, um ein internes Referenzsignal mit einer internen Frequenz bereitzustellen, die im Wesentlichen unabhängig von der Referenzfrequenz ist. Eine Frequenzsignalquelle ist eingerichtet, um eine Mehrzahl von ersten Abtastwerten eines Frequenzsignals bereitzustellen, die bei einer ersten Abtastfrequenz gemäß dem internen Referenzsignal aufgenommen bzw. abgetastet werden. Eine Wiederabtasteinrichtung ist eingerichtet, um die Mehrzahl von ersten Abtastwerten zu empfangen und wiederabzutasten, um eine Mehrzahl von zweiten Abtastwerten zu erzeugen, die bei einer zweiten Abtastfrequenz gemäß der Referenzfrequenz aufgenommen bzw. abgetastet werden. Eine Kompensationseinrichtung für eine Schleifenverstärkung ist eingerichtet, um die Referenzfrequenz zu empfangen und eine Offsetverstärkung anzuwenden, um eine Änderung der Schleifenverstärkung der PLL in Abhängigkeit von einer Änderung der Referenzfrequenz invers auszugleichen.
Funktionsweise von Polarmodulationssystemen und Ein-Punkt-Frequenzmodulationssystemen
1 und 2 sind Blockschaltbilder von elementaren Polarmodulatoren bzw. Ein-Punkt-Frequenzmodulatoren. Das Polarmodulationssystem 100 und das Ein-Punkt-Frequenzmodulationssystem 200 sind eingerichtet, um unter Verwendung einer vorbekannten Referenzfrequenz zu arbeiten. Die folgenden Erklärungen zu dem Polarmodulationssystem 100 und dem Ein-Punkt-Frequenzmodulationssystem 200 sollen veranschaulichen, wie sich Ausführungen von Modulationssystemen, die später beschrieben werden und die für einen Betrieb bei unterschiedlichen Referenzfrequenzen eingerichtet sind, an eine bereitgestellte Referenzfrequenz angepasst werden und immer noch wie beabsichtigt funktionieren.
Das Polarmodulationssystem 100 von 1 ist für die Verwendung einer festen Referenzfrequenz eingerichtet. Das Polarmodulationssystem 100 umfasst einen I/Q-Modulator 104 und einen kartesisch-polar-Wandler 108. In einem Amplitudenpfad umfasst das Polarmodulationssystem 100 auch eine abgeglichene Verzögerung bzw. eine Verzögerungsabgleicheinrichtung 112 und einen Digital-Analog-Wandler („digital-to-analog converter", DAC) 116. In einem Phasenpfad umfasst das Polarmodulationssystem 100 eine Differenziereinrichtung 120, beispielsweise eine Differenzierschaltung, ein Vorverzerrungsfilter 124, einen Sigma-Delta-Modulator 128, eine Phasenregelschleife („phase-locked-loop", PLL) 150 und einen spannungsgesteuerten Oszillator („voltage-controlled oscillator", VCO) 170. Die PLL 150 umfasst einen Frequenzteiler (÷ N) 154, einen Phasenfrequenzdetektor 158, eine Ladungspumpe 162 und ein Schleifenfilter 166. Die PLL 150 empfängt auch ein Referenzfrequenzsignal von einer Frequenzquelle 140 mit einer festen Referenzfrequenz. Die Ausgangssignale des Amplitudenpfads und des Phasenpfads werden an einem Summierknoten 180 empfangen und kombiniert. Das von dem Summierknoten 180 erzeugte, kom binierte Signal 180 wird an einen Ausgangstreiber 190 ausgegeben, der das Ausgangssignal erzeugt.
Der I/Q-Modulator 104 empfängt eine Folge von (nicht gezeigten) digitalen Datenbits. Der I/Q-Modulator bildet die Datenbits auf kartesische I- und Q-Signale ab. Bei einem herkömmlichen (Nicht-Polar-)Modulator würden die I- und Q-Signale mit separaten I- und Q-Trägersignalen kombiniert werden, addiert werden und an einen Ausgangstreiber bereitgestellt werden. Bei dem Polarmodulationssystem 100 werden jedoch die I- und Q-Signale einem kartesisch-polar-Wandler 108 zugeführt, der die I- und Q-Signale in Amplituden- und Phasenkomponenten umwandelt.
Die Amplitudenkomponente wird der abgeglichenen Verzögerung 112 zugeführt, um eine Verzögerung in dem Amplitudenpfad herbeizuführen, die den Verarbeitungsverzögerungen entspricht, die in dem Phasen- oder Frequenzpfad auftreten. Das Ausgangssignal der abgeglichenen Verzögerung 112 wird dem DAC 116 zugeführt. Das Ausgangssignal des DAC 116 wird dem Summierknoten 180 zugeführt.
Die Phasenkomponente wird der Differenziereinrichtung 120 zugeführt. Da die Frequenz die Änderung der Phase als Funktion der Zeit ist, ist die Ableitung der Phase die Frequenz. Somit ist das Ausgangssignal der Differenziereinrichtung 120 ein Frequenzsignal dF, das Frequenzabweichungen repräsentiert. Da die PLL 150 bei einer Frequenz arbeitet, die niedriger ist als die Frequenz des Signals, das sie moduliert, weist die PLL 150 eine inhärente Tiefpass-Frequenzantwort auf, die Abtastwerte von höherfrequenten Signalen abschwächen kann. Das Ausgangssignal der Differenziereinrichtung 120 wird dem Vorverzerrungsfilter 124 zugeführt, um die Tiefpass-Frequenzantwort der PLL 150 zu kompensieren. Das Vorverzerrungsfilter 124 verstärkt die höherfrequenten Abtastwerte, um ein modifiziertes Frequenzsignal dF' zu erzeugen, um die Abschwächung der höherfrequenten Abtastwerte zu verhindern. Das modifizierte Frequenzsignal dF', das von dem Vorverzerrungsfilter 124 erzeugt wird, wird dem Sigma-Delta-Modulator 128 zugeführt. Der Sigma-Delta-Modulator wird verwendet, um die Dynamik der PLL 150 an die Referenzfrequenz anzupassen, die von der Frequenzquelle 140 mit fester Referenzfrequenz bereitgestellt wird, wie unter erläutert wird.
Die PLL 150 steuert die von dem VCO 170 erzeugte Frequenz in einer geschlossenen Schleifenanordnung bzw. Regelanordnung. Der Frequenzteiler 154 der PLL 150 empfängt das Ausgangssignal des VCO 170. Der Frequenzteiler 154 teilt die von dem VCO 170 erzeugte Frequenz durch einen Wert N, der von dem Sigma-Delta-Modulator 128 erzeugt wird. Das Ausgangssignal des Frequenzteilers 154 ist ein „geteilter-Takt-Signal" DIVCLK. Der Phasenfrequenzdetektor 158 empfängt sowohl das Referenzfrequenzsignal von der Frequenzquelle 140 mit fester Referenzfrequenz als auch das geteilter-Takt-Signal DIVCLK. Der Phasenfrequenzdetektor 158 bestimmt, ob das geteilter-Takt-Signal DIVCLK, das die Ausgangsfrequenz des VCO 170 wiederspiegelt, relativ zu dem Referenzfrequenzsignal voreilt oder nacheilt. Falls die Ausgangsfrequenz des VCO 170 dem Referenzfrequenzsignal nacheilt, steuert der Phasenfrequenzdetektor 158 die Ladungspumpe 162 so, dass sie eine Einstellspannung VTUNE erhöht. Die Einstellspannung VTUNE wird durch das Schleifenfilter 166 hindurchgeführt, um eine Welligkeit zu verringern, die von dem gepulsten Betrieb der Ladungspumpe 162 hervorgerufen wird, um eine geglättete, modifizierte Einstellspannung VTUNE' zu erzeugen. Bei der PLL-Konfiguration mit geschlossener Schleifenanordnung steuert das Ausgangssignal des Schleifenfilters 166 die Betriebsfrequenz des VCO 170 so, dass sie gleich der Referenzfrequenz multipliziert mit dem (zeitlich gemittelten) Teilungsverhältnis N ist.
Die Betriebsfrequenz des VCO 170 ist proportional zu der modifizierten Einstellspannung VTUNE', die durch das Schleifenfilter 166 von der Einstellspannung VTUNE erzeugt wird, die von der Ladungspumpe 162 erzeugt wird, und die dem VCO 170 zugeführt wird. Aus Gründen der Einfachheit werden das von der Ladungspumpe 162 ausgegebene Signal und das von dem Schleifenfilter 166 ausgegebene Signal jeweils als "Einstellspannung" bezeichnet. Eine Erhöhung der Referenzfrequenz führt zu einer Erhöhung der effektiven Verstärkung durch den Phasenfrequenzdetektor 158 und die Ladungspumpe 162. Da die PLL 150 in dem Polarmodulationssystem 100 in einer geschlossenen Schleifenanordnung bzw. Regelanordnung mit dem VCO 170 ausgeführt ist, ändert die Zunahme der Referenzfrequenz die Betriebsfrequenz des VCO 170 nicht, solange eine entsprechende Änderung des Teilungsverhältnisses N vorgenommen wird, aber die erhöhte Verstärkung durch die Ladungspumpe hat die Wirkung, das Dynamikverhalten der PLL-Regelschleife zu modifizieren.
Der Sigma-Delta-Modulator 128 empfängt das geteilter-Takt-Signal DIVCLK, das von dem Frequenzteiler 154 erzeugt wird, und das modifizierte Frequenzsignal dF', das von dem Vorverzerrungsfilter 124 erzeugt wird. Der Sigma-Delta-Modulator 128, der von dem geteilter-Takt-Signal DIVCLK getaktet wird, beeinflusst das Teilungsverhältnis N, das von dem Frequenzteiler 154 verwendet wird. Der Sigma-Delta-Modulator 128 beeinflusst das Teilungsverhältnis N auf einer Taktzyklenbasis von DIVCLK, um ein gemitteltes Teilungsverhältnis zu erzeugen. Das gemittelte Teilungsverhältnis bewirkt, dass die PLL 150 den VCO 170 so steuert, dass eine Trägerfrequenz als Funktion des modifizierten Frequenzsignals dF' erzeugt wird, so dass das Trägersignal die korrekte Phase hat, die der von dem kartesisch-polar-Wandler 108 erzeugten Phase entspricht. Somit legt der Summierknoten 180 ein Signal an den Ausgangstreiber 190 an, das sowohl die Amplituden- als auch die Phasenkomponenten repräsentiert, die von dem kartesisch-polar-Wandler 108 erzeugt werden.
2 ist ein Blockschaltbild eines herkömmlichen Ein-Punkt-Frequenzmodulationssystems 200, das für einen Betrieb unter Verwendung einer festen Referenzfrequenz eingerichtet ist.
Viele der Komponenten des Ein-Punkt-Modulationssystems 200 sind mit denjenigen des Polarmodulationssystems 100 von 1 identisch. Das Ein-Punkt-Frequenzmodulationssystem 200 von 2 ist eingerichtet, um eine feste Referenzfrequenz zu verwenden. Das Ein-Punkt-Frequenzmodulationssystem 200 umfasst einen Frequenzmodulator 208, ein Vorverzerrungsfilter 224, einen Sigma-Delta-Modulator 228, eine Phasenregelschleife (PLL) 250 und einen spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) 270. Die PLL 250 umfasst einen Frequenzteiler (÷ N) 254, einen Phasenfrequenzdetektor 258, eine Ladungspumpe 262 und ein Schleifenfilter 266. Die PLL 250 empfängt auch ein Referenzfrequenzsignal von einer Frequenzquelle 240 mit einer festen Referenzfrequenz. Das Ausgangssignal des VCO 270 wird einem Ausgangstreiber 290 zugeführt, der das Ausgangssignal erzeugt.
Der Frequenzmodulator 208 empfängt (nicht dargestellte) Eingangsdatenbits und wandelt Bitfolgen in Abtastwerte eines charakteristischen Frequenzsignals dF um. Da die PLL 250 bei einer Frequenz arbeitet, die niedriger ist als die Frequenz des Signals, das sie moduliert, weist die PLL 250 eine inhärente Tiefpass-Frequenzantwort auf, die Abtastwerte von höherfrequenten Signalen abschwächen kann. Das Ausgangssignal des Frequenzmodulators 208 wird dem Vorverzerrungsfilter 224 zugeführt, um die Tiefpass-Frequenzantwort der PLL 250 zu kompensieren. Das Vorverzerrungsfilter 224 verstärkt die höherfrequenten Abtastwerte, um ein modifiziertes Frequenzsignal dF' zu erzeugen, um die Abschwächung der höherfrequenten Abtastwerte zu verhindern. Das modifizierte Frequenzsignal dF', das von dem Vorverzerrungsfilter 224 erzeugt wird, wird dem Sigma-Delta-Modulator 228 zugeführt. Der Sigma-Delta-Modulator wird verwendet, um die Dynamik der PLL 250 an die Referenzfrequenz anzupassen, die von der Frequenzquelle 240 mit fester Referenzfrequenz bereitgestellt wird.
Wie bei dem Polarmodulationssystem 100 von 1 sind bei dem Ein-Punkt-Modulationssystem 200 die PLL 250 und der VCO 270 in einer geschlossenen Schleifenanordnung ausgeführt. Der Frequenzteiler 254 der PLL 250 empfängt das Ausgangssignal des VCO 270. Der Frequenzteiler 254 teilt die von dem VCO 270 erzeugte Frequenz durch einen Wert N, der von dem Sigma-Delta-Modulator 228 erzeugt wird. Das Ausgangssignal des Frequenzteilers 254 ist ein „geteilter-Takt-Signal" DIVCLK. Der Phasenfrequenzdetektor 258 empfängt sowohl das Referenzfrequenzsignal von der Frequenzquelle 240 mit fester Referenzfrequenz als auch das geteilter-Takt-Signal DIVCLK. Der Phasenfrequenzdetektor 258 bestimmt, ob das geteilter-Takt-Signal DIVCLK, das die Ausgangsfrequenz des VCO 270 wiederspiegelt, relativ zu dem Referenzfrequenzsignal voreilt oder nacheilt. Falls die Ausgangsfrequenz des VCO 270 dem Referenzfrequenzsignal nacheilt, steuert der Phasenfrequenzdetektor 258 die Ladungspumpe 262 so, dass sie eine Einstellspannung VTUNE erhöht. Die Einstellspannung VTUNE wird durch das Schleifenfilter 266 hindurchgeführt, um eine Welligkeit zu verringern, die von dem gepulsten Betrieb der Ladungspumpe 262 hervorgerufen wird, um eine geglättete, modifizierte Einstellspannung VTUNE' zu erzeugen. Bei der PLL-Konfiguration mit geschlossener Schleifenanordnung steuert das Ausgangssignal des Schleifenfilters 266 die Betriebsfrequenz des VCO 270 so, dass sie gleich der Referenzfrequenz multipliziert mit dem (zeitlich gemittelten) Teilungsverhältnis N ist.
Die Betriebsfrequenz des VCO 270 ist proportional zu der modifizierten Einstellspannung VTUNE', die durch das Schleifenfilter 266 ausgehend von der von der Ladungspumpe 262 erzeugten Einstellspannung VTUNE erzeugt wird und die dem VCO 270 zugeführt wird. Aus Gründen der Einfachheit wird das von der Ladungspumpe 262 ausgegebene Signal und das von dem Schleifenfilter 266 ausgegebene Signal jeweils als "Einstellspannung" bezeichnet. Eine Erhöhung der Referenzfrequenz führt zu einer Erhöhung der effektiven Verstärkung durch den Phasenfrequenzdetektor 258 und die Ladungspumpe 262. Da die PLL 250 in einer geschlossenen Schleifenanordnung bzw. Regelanordnung mit dem VCO 270 ausgeführt ist, ändert die Zunahme der Refe renzfrequenz die Betriebsfrequenz des VCO 270 nicht, solange eine entsprechende Änderung des Teilungsverhältnisses N vorgenommen wird, aber die erhöhte Verstärkung durch die Ladungspumpe hat die Wirkung, das Dynamikverhalten der PLL-Regelschleife zu modifizieren.
Der Sigma-Delta-Modulator 228 empfängt das geteilter-Takt-Signal DIVCLK, das von dem Frequenzteiler 254 erzeugt wird, und das modifizierte Frequenzsignal dF', das von dem Vorverzerrungsfilter 224 erzeugt wird. Der Sigma-Delta-Modulator 228, der von dem geteilter-Takt-Signal DIVCLK getaktet wird, beeinflusst das Teilungsverhältnis N, das von dem Frequenzteiler 254 verwendet wird. Der Sigma-Delta-Modulator 228 beeinflusst das Teilungsverhältnis N auf einer Taktzyklenbasis von DIVCLK, um ein gemitteltes Teilungsverhältnis zu erzeugen. Das gemittelte Teilungsverhältnis bewirkt, dass die PLL 250 den VCO 270 so steuert, dass er eine Trägerfrequenz als Funktion des modifizierten Frequenzsignals dF' erzeugt.
Die vorhergehenden Erläuterungen zu Polarmodulationssystemen und Ein-Punkt-Frequenzmodulationssystemen 100 bzw. 200 sollen die Abhängigkeit dieser Systeme von der Referenzfrequenz veranschaulichen. Ein Ändern der Referenzfrequenz ändert das Taktsignal, das den digitalen Komponenten in beiden Systemen zugeführt wird. Beispielsweise müssen digitale Modulationseinrichtungen, wie beispielsweise der kartesisch-polar-Modulator 108 und der Frequenzmodulator 208, bei einer bestimmten Zeichengeschwindigkeit oder Signalrate arbeiten, um richtig zu funktionieren. Falls das Taktsignal zu langsam oder zu schnell ist, wird der digitale Modulator das Signal nicht richtig verarbeiten. Andere digitale Einrichtungen, wie der DAC 116, funktionieren möglicherweise nicht bei beliebigen Taktgeschwindigkeiten.
Zusätzlich führt eine Änderung der Referenzfrequenz zu einer Änderung der Tiefpass-Frequenzantwort der PLLs 150 und 250, so dass andere Komponenten, wie beispielsweise das Vorverzer rungsfilter 124 und 224, modifiziert werden müssen, um die sich ändernde Frequenzantwort zu kompensieren.
Modulationssysteme für einen Betrieb mit unterschiedlichen Referenzfrequenzen
3 und 4 sind Blockschaltbilder von Ausführungen eines Polarmodulationssystems 300 bzw. eines Ein-Punkt-Frequenzmodulationssystems 400, die einen Betrieb mit unterschiedlichen Referenztaktfrequenzen erlauben bzw. für "flexible Referenztaktfrequenzen" eingerichtet sind. Ausführungsformen dieser Modulationssysteme können in Systemen, die eine Vielzahl von Referenzfrequenzen verwenden, korrekt funktionieren. Folglich kann eine Ausgestaltung jeder Art von Modulationssystem für Einrichtungen, die eine Reihe von Referenzfrequenzen verwenden, ausgestaltet und hergestellt werden. Anders ausgedrückt müssen nicht verschiedene Modelle jedes Modulationssystems spezifisch für jedes unterschiedliche System erzeugt werden, das eine unterschiedliche Referenzfrequenz verwendet.
In 3 und 4 und der nachfolgenden Beschreibung von 3 und 4 sind Komponenten der Modulationssysteme 300 und 400, die im Wesentlichen identisch mit Komponenten der unter Bezugnahme auf 1 und 2 beschriebenen Modulationssysteme 100 und 200 sind, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Die Funktionen dieser Komponenten werden nicht erneut detailliert beschrieben. Neue Bezugszeichen bezeichnen neue oder modifizierte Komponenten.
3 ist ein Blockschaltbild eines Polarmodulationssystems 300 mit einer „flexiblen Referenzfrequenz", d. h. mit einer Referenzfrequenz, die unterschiedliche Werte annehmen kann. Dass die Referenzfrequenz unterschiedliche Werte annehmen kann, ist schematisch durch eine Frequenzquelle 340 mit veränderlicher Referenzfrequenz dargestellt. Diese Darstellung mit der Frequenzquelle 340 mit veränderlicher Referenzfre quenz ist nur schematisch und bedeutet nicht, dass sich die Referenzfrequenz in einer einzelnen Einrichtung oder einem einzelnen Gerät ändert, obwohl Ausführungen des Polarmodulationssystems 300 für flexible Referenzfrequenzen auch solche Variationen der Referenzfrequenz berücksichtigen könnten. Stattdessen bedeutet die Bezeichnung „Frequenzquelle 340 mit veränderlicher Referenzfrequenz", dass das Polarmodulationssystem 300 in verschiedenen Einrichtungen arbeiten kann, die jeweils unterschiedliche Referenzfrequenzen verwenden.
Das Polarmodulationssystem 300 umfasst einen I/Q-Modulator 104 und einen kartesisch-polar-Wandler 108. In einem Amplitudenpfad umfasst das Polarmodulationssystem 300 eine abgeglichene Verzögerung 312 und einen DAC 116. In einem Phasenpfad umfasst das Polarmodulationssystem 300 eine bandbreitenbegrenzte Differenziereinrichtung 320, ein Vorverzerrungsfilter 124, ein Wiederabtast-Filter 315, einen Sigma-Delta-Modulator 128, eine PLL 350 und einen VCO 170. Die PLL 350 umfasset einen Frequenzteiler (÷ N) 154, einen Phasenfrequenzdetektor 158, eine Ladungspumpe mit Verstärkungseinstellung 362 und ein Schleifenfilter 166. Das Polarmodulationssystem 300 umfasst weiterhin eine fractional-N clock-PLL bzw. fractional-N-PLL 305. Die Ausgangssignale des Amplitudenpfads und des Phasenpfads werden an einem Summierknoten 180 empfangen und kombiniert. Das von dem Summierknoten 180 erzeugte kombinierte Signal 180 wird an einen Ausgangstreiber 190 ausgegeben.
Zusätzlich dazu, dass die Frequenzquelle 140 mit fester Referenzfrequenz durch die Frequenzquelle 340 mit veränderlicher Referenzfrequenz ersetzt wurde, gibt es fünf Unterschiede zwischen dem Polarmodulationssystem 100 und dem Polarmodulationssystem 300. Erstens ist die PLL 350 des Polarmodulationssystems 300 so eingerichtet, dass sie die Ladungspumpe mit Verstärkungseinstellung 362 umfasst. Wie unter Bezugnahme auf 1 beschrieben wurde, reagiert die Ladungspumpe 162 auf Signale von dem Phasenfrequenzdetektor 158, die anzeigen, falls die von dem VCO 170 erzeugte Frequenz im Vergleich zu dem Referenzfrequenzsignal voreilt oder nacheilt. Die Signale von dem Phasenfrequenzdetektor 158 bewirken, dass die Ladungspumpe 162 den Stromfluss und die Einstellspannung entweder erhöht oder verringert. Die Ladungspumpe mit Verstärkungseinstellung 362 in der PLL 350 spricht sowohl auf den Phasenfrequenzdetektor 158 als auch auf Änderungen der Referenzfrequenz an. Somit ist das Modulationssystem 300 für eine Anpassung an verschiedene Referenzfrequenzen eingerichtet, während im Wesentlichen dasselbe Dynamikverhalten der PLL-Regelschleife aufrechterhalten wird.
Wie unter Bezugnahme auf das Polarmodulationssystem 100 von 1 oben beschrieben ist die Betriebsfrequenz des VCO 170 proportional zu der Einstellspannung VTUNE. In einer offenen Schleifenanordnung bewirkt eine Zunahme der Referenzfrequenz, dass der Phasenfrequenzdetektor 158 die Ladungspumpe 162 so steuert, dass sie die Einstellspannung erhöht. Da jedoch die PLL 350 in einer geschlossenen Schleifenanordnung ausgeführt ist, wird verhindert, dass sich die Frequenz des von dem VCO 170 erzeugten Signals ändert, da in der geschlossenen Schleifenanordnung die Ausgangsfrequenz durch das gemittelte Teilungsverhältnis bestimmt wird. Die Änderung der Referenzfrequenz ändert jedoch das Dynamikverhalten der PLL 350, was zu einer Fehlanpassung zwischen der Frequenzantwort der Schleife und derjenigen des Vorverzerrungsfilters 124 führt.
Die Ladungspumpe mit Verstärkungseinstellung 362 berücksichtigt eine Zunahme der Referenzfrequenz, indem ein Verstärkungsfaktor angewendet wird, der invers proportional zu einer Änderung der Referenztaktfrequenz ist. Selbst wenn der Phasenfrequenzdetektor 158 der Ladungspumpe mit Verstärkungseinstellung 362 anzeigt, dass der Strom und die Einstellspannung für den VCO zu erhöhen ist, würde demzufolge die invers proportionale Verstärkungseinstellung das Signal von dem Phasenfrequenzdetektor 158 ausgleichen. Der Phasenfrequenzdetektor 158 würde weiterhin bewirken, dass die Ladungspumpe mit Verstärkungseinstellung 362 Änderungen des Stroms und der Ein stellspannung vornimmt, wenn es ein relatives Voreilen oder Nacheilen der Frequenz des von dem VCO 170 erzeugten Signals gibt. Aufgrund der Verstärkungseinstellung führt eine Änderung des Referenzfrequenzsignals nicht grundsätzlich zu einer entsprechenden unbedingten Änderung des von dem VCO 170 erzeugten Signals.
Die Ladungspumpe mit Verstärkungseinstellung 362 kann auf verschiedene Weisen geeignet ausgeführt werden. Bei einer Ausführung wird die Ladungspumpe mit Verstärkungseinstellung 362 unter Verwendung eines programmierbaren Stromspiegels ausgeführt, um als eine Kompensationseinrichtung für die Schleifenverstärkung in der Ladungspumpe 362 zu dienen. Die Verstärkungseinstellung könnte auch als eine (nicht dargestellte) separate Einrichtung ausgeführt sein, die das Ausgangssignal des Phasenfrequenzdetektors 158 als eine Funktion der Referenzfrequenz empfängt und modifiziert, d. h. als Unterbrechung in dem Signalfluss vorgesehen ist. Unabhängig von der spezifischen Ausgestaltung stellt jedoch die Ladungspumpe mit Verstärkungseinstellung 362 abhängig von der Referenzfrequenz die Verstärkung invers proportional ein. Wenn beispielsweise die Referenzfrequenz im Vergleich zu einer hypothetischen, erwarteten Referenzfrequenz verdoppelt wird, halbiert sich das Ausgangssignal der Ladungspumpe 362. Falls andererseits die Referenzfrequenz halbiert wird, verdoppelt sich das Ausgangssignal der Ladungspumpe 362. Demzufolge wird die Frequenzausgabe des Polarmodulationssystems 300 trotz einer Änderung der Referenzfrequenz aufrechtzuerhalten.
Zweitens wird unter Verwendung der fractional-N clock-PLL (bzw. fractional-N-PLL) 305 ein festes Taktsignal CLK verwirklicht, um ein praktikables Taktsignal für die digitalen Komponenten aufrechtzuerhalten. Durch das Einführen der fractional-N clock-PLL 305 wird ein Taktsignal CLK mit derselben Frequenz bereitgestellt, für die die digitalen Komponenten ausgestaltet sind, unabhängig von Abweichungen der Referenzfrequenz. Das Taktsignal CLK wird digitalen Komponenten in dem Amplitudenpfad, wie beispielsweise dem DAC 116, sowie digitalen Komponenten in dem Phasen- oder Frequenzpfad zugeführt. Somit werden trotz einer Änderung des Referenzfrequenzsignals die digitalen Komponenten immer noch ein Taktsignal mit einer erwarteten Frequenz empfangen, so dass die digitalen Komponenten gemäß ihrer Ausgestaltung arbeiten können.
Drittens umfasst das Polarmodulationssystem 300 das Wiederabtast-Filter 315, das es erlaubt, dass Signalabtastwerte, die in der Domäne des internen Referenzsignals CLK erzeugt wurden, in äquivalente Abtastwerte in der Domäne der geänderten Referenzfrequenz umgewandelt werden. Das Wiederabtast-Filter 315 empfängt das modifizierte Frequenzsignal dF' von dem Vorverzerrungsfilter 124, wobei das modifizierte Frequenzsignal dF' in der digitalen Domäne eine Mehrzahl von Abtastwerten umfasst, die das Frequenzsignal repräsentieren. Das Wiederabtast-Filter 315 empfängt auch sowohl das interne Taktsignal CLK als auch das geteilter-Takt-Signal DIVCLK, das proportional zu der Referenzfrequenz ist.
Nach der üblichen Abtasttheorie kann ein Signal aus einer zeitdiskreten, abgetasteten Darstellung des Signals genau reproduziert werden, wenn die Abtastrate größer als die Hälfte der maximalen Frequenz des abgetasteten Signals ist. Entsprechend können Abtastwerte eines bei einer Abtastrate abgetasteten Signals ohne Informationsverlust in Abtastwerte bei einer zweiten Abtastrate umgewandelt werden, solange sowohl die erste Abtastrate als auch die zweite Abtastrate größer als die Hälfte der maximalen Frequenz des abgetasteten Signals ist. Diese Bedingung wird wie unten beschrieben erfüllt.
Die Umwandlung des Signals von der Domäne des internen Referenzsignals CLK zu der DIVCLK-Takt-Domäne des Sigma-Delta-Modulators 128 wird durch das Wiederabtast-Filter 315 durchgeführt. Eine Anzahl bekannter Wiederabtastverfahren kann verwendet werden. Beispielsweise lässt ein Farrow-Filter eine kontinuierlich veränderbare Verzögerung zwischen einem Eingangssignal und einem Ausgangssignal zu. Das Farrow-Filter würde somit ermöglichen, dass die bei dem internen Referenzsignal CLK abgetasteten Eingangsfrequenzabtastwerte dF' für eine Abtastung bei der DIVCLK-Frequenz verzögert oder gehalten werden.
Viertens wird die Bandbreite des Frequenzsignals begrenzt, um die oben erwähnte Bedingung der Abtasttheorie zu erfüllen, dass das Signal mit einer Rate abgetastet und wiederabgetastet wird, die größer als die Hälfte der maximalen abgetasteten Frequenz ist. Bei einer Ausführung wird eine bandbreitenbegrenzte Differenziereinrichtung 320 in dem Polarmodulationssystem 300 verwendet. Die bandbreitenbegrenzte Differenziereinrichtung 320 begrenzt die maximale Frequenz des Signals dF, so dass sie immer kleiner als die doppelte Frequenz sowohl der CLK- als auch der DIVCLK-Referenzsignale ist. Obwohl dies nicht dargestellt ist, könnte alternativ ein Tiefpassfilter in den Frequenzpfad eingefügt werden, um sicherzustellen, dass die Bedingung der Abtasttheorie erfüllt wird.
Fünftens kann es sein, dass die abgeglichene Verzögerung 312 angepasst werden muss, um Zeitablaufänderungen zu berücksichtigen, um die in dem Frequenzpfad durch das Wiederabtast-Filter, die bandbreitenbegrenzte Differenziereinrichtung oder das Einfügen eines Tiefpassfilters eingeführte Verzögerung zu berücksichtigen.
Aufgrund dieser Änderungen ist das Polarmodulationssystem 300 an eine Reihe von Referenzfrequenzen anpassbar und kann somit in einer Reihe von Einrichtungen verwendet werden, ohne für eine unterschiedliche Referenzfrequenz neu ausgestaltet werden zu müssen oder spezifisch geändert werden zu müssen.
4 zeigt eine Ausführung eines Ein-Punkt-Frequenzmodulationssystems 400, das in Umgebungen mit unterschiedlichen Referenzfrequenzen arbeiten kann.
Das Ein-Punkt-Frequenzmodulationssystem 400 umfasst einen Frequenzmodulator 204, ein Vorverzerrungsfilter 224, ein Wiederabtast-Filter 415, einen Sigma-Delta-Modulator 228, eine PLL 450 und einen VCO 270. Die PLL 450 umfasst einen Frequenzteiler (÷ N) 254, einen Phasenfrequenzdetektor 258, eine Ladungspumpe mit Verstärkungseinstellung 462 und ein Schleifenfilter 266. Die PLL 450 empfängt ein Referenzfrequenzsignal von einer Frequenzquelle 440 mit einer veränderlichen Referenzfrequenz. Das Ausgangssignal des VCO 270 wird einem Ausgangstreiber 290 zugeführt. Das Ein-Punkt-Modulationssystem 400 umfasst weiterhin eine fractional-N clock-PLL 405.
Im Vergleich zu dem Ein-Punkt-Frequenzmodulationssystem 200 von 2 gibt es bei dem Ein-Punkt-Frequenzmodulationssystem 400 zusätzlich dazu, dass die Frequenzquelle 240 mit fester Referenzfrequenz durch die Frequenzquelle 440 mit veränderlicher Referenzfrequenz ersetzt wurde, vier weitere Abwandlungen oder Hinzufügungen. Jede der Änderungen oder Abwandlungen ist mit den Änderungen vergleichbar, die bei dem Polarmodulationssystem 300 von 3 vorgenommen wurden. Da die Änderungen ausführlich unter Bezugnahme auf 3 beschrieben wurden, wird die Beschreibung der Änderungen hier nicht ausführlich wiederholt, sondern auf die Erläuterungen zu 3 Bezug genommen.
Erstens ist die PLL 450 derart eingerichtet, dass sie die Ladungspumpe 462 mit Verstärkungseinstellung umfasst. Zweitens wird unter Verwendung der fractional-N clock-PLL 405 ein festes Taktsignal CLK verwirklicht, um das Taktsignal für die digitalen Komponenten aufrechtzuerhalten. Drittens umfasst das Ein-Punkt-Frequenzmodulationssystem 400 das Wiederabtast-Filter 415, das es erlaubt, dass Signalabtastwerte, die in der Domäne des internen Referenzsignals CLK erzeugt wurden, in äquivalente Abtastwerte in der Domäne der geänderten Referenzfrequenz umgewandelt werden. Viertens kann, obwohl dies in 4 nicht dargestellt ist, ein Tiefpassfilter auf das Frequenzsignal angewandt werden, bevor dieses wiederabgetastet wird, um sicherzustellen, dass die Bedingungen der Abtasttheorie beachtet werden, wie unter Bezugnahme auf das Polarmodulationssystem 300 von 3 beschrieben wurde.
Modulieren eines Signals
5 ist eine Flussdiagrammdarstellung 500 einer Ausführung für ein Verfahren zum Modulieren eines Signals, beispielsweise eines digitalen Signals, das Abtastwerte eines Frequenzsignals umfasst, wobei das Verfahren die Verwendung verschiedener Referenzfrequenzen ermöglicht.
Bei 510 wird eine Verstärkung eines Modulators so eingerichtet, dass Änderungen der Verstärkung in Abhängigkeit von Änderungen der Referenzfrequenz ausgeglichen werden. Wie unter Bezugnahme auf 1 und 2 beschrieben wurde, nimmt beispielsweise die offene Schleifenverstärkung bzw. Leerlaufverstärkung eines VCO/PLL-Regelschleifen-Modulationssystems infolge von von der Strompumpe der PLL erzeugten Pulsen proportional zu Änderungen der Referenzfrequenz zu. Jedoch kann ein Anpassen der Ladungspumpe oder eine Steuerung einer Ladungspumpe in einer PLL verwendet werden, um Änderungen der Referenzfrequenz auszugleichen, so dass sich das Dynamikverhalten der PLL nicht ändert, wenn verschiedene Referenzfrequenzen in die PLL eingegeben werden.
Bei 520 wird ein gleich bleibendes internes Referenzfrequenzsignal bereitgestellt, um ein geeignetes Taktsignal für die digitalen Einrichtungen in dem System aufrechtzuerhalten. Beispielsweise kann, wie in 3 und 4 dargestellt, eine fractional-N clock-Phasenregelschleife verwendet werden, um die digitalen Einrichtungen mit einem internen Referenzfre quenzsignal CLK zu versorgen. Indem die Einrichtungen unabhängig von der Referenzfrequenz mit einem gleich bleibenden Taktsignal versorgt werden, kann sichergestellt werden, dass die digitalen Einrichtungen unabhängig von Änderungen der Referenzfrequenz wie beabsichtigt arbeiten werden.
Bei 530 werden Abtastwerte eines Frequenzsignals empfangen, wobei das Frequenzsignal unter Verwendung der internen Referenzfrequenz abgetastet wurde. Das Frequenzsignal kann ein Frequenzsignal, das in einem Polarmodulationssystem von einem Phasensignal abgeleitet wurde, wie unter Bezugnahme auf 3 beschrieben wurde, oder ein Frequenzsignal umfassen, das von einem Ein-Punkt-Frequenzmodulationssystem verwendet wird, wie unter Bezugnahme auf 4 beschrieben wurde. Bei 540 werden die Frequenzsignalabtastwerte wiederabgetastet, wodurch die bei der internen Referenzfrequenz aufgenommenen Abtastwerte in eine Domäne der Referenzfrequenz oder eines Bruchteils der Referenzfrequenz umgesetzt werden.
Bei 550 wird das resultierende wiederabgetastete Frequenzsignal moduliert. Unter Bezugnahme auf 3 und 4 wird beispielsweise das wiederabgetastete Frequenzsignal einem Sigma-Delta-Wandler 128 zugeführt, um den Betrieb einer PLL und eines VCO zu steuern, um ein analoges Signal zu erzeugen, das von einem Ausgangstreiber 190 verstärkt wird. Im Falle einer Polarmodulation wird das Ausgangssignal des VCO zusammen mit einer geeignet gewandelten und/oder verzögerten Amplitudenkomponente einem Summierknoten zugeführt, um ein zusammengesetztes bzw. kombiniertes Signal zu erzeugen.
Anpassen eines Modulationssystems
6 ist eine Flussdiagrammdarstellung 600 einer Ausführung eines Verfahrens zum Anpassen eines Modulationssystems, beispielsweise eines Polarmodulationssystems oder eines Ein-Punkt-Frequenzmodulationssystems, das bei veränderlichen oder unterschiedlichen Referenzfrequenzen verwendet werden soll.
Bei 610 wird eine Verstärkung des Modulationssystems geändert, um Änderungen der Verstärkung in Abhängigkeit von Änderungen der Referenzfrequenz auszugleichen. Nach einer oben beschriebenen Ausführungsform werden Änderungen der offenen Schleifenverstärkung bzw. Leerlaufverstärkung der PLL ausgeglichen, indem eine Verstärkungseinstellung verwendet wird, die eine invers proportionale Antwort des Ausgangssignals der Ladungspumpe bewirkt, um Änderungen der Verstärkung entgegenzuwirken, die durch Änderungen der Referenzfrequenz verursacht wurden.
Bei 620 wird ein gleich bleibendes internes Referenzfrequenzsignal bereitgestellt, um ein erwartetes Taktsignal für digitale Einrichtungen in dem System aufrechtzuerhalten. Bei einer oben beschriebenen Ausführungsform wird das gleich bleibende interne Referenzsignal unter Verwendung einer fractional-N clock-Phasenregelschleife bereitgestellt, die ein Taktsignal erzeugt, von dessen Verfügbarkeit bei der Ausgestaltung der in dem Modulationssystem verwendeten digitalen Einrichtungen ausgegangen wird. Jedoch kann jedes geeignete Verfahren verwendet werden, um ein gleich bleibendes internes Referenzsignal bereitzustellen, um die Funktionsweise der in dem Modulationssystem verwendeten digitalen Einrichtungen aufrechtzuerhalten.
Bei 630 werden Frequenzsignale von einer Domäne der internen Referenzfrequenz zu der Domäne der neuen Referenzfrequenz oder eines Teils der neuen Referenzfrequenz umgetastet. Wie oben beschrieben wurde, ist nach der Abtasttheorie ein Wiederabtasten bzw. Umtasten der Signale möglich, wenn jede der Abtastfrequenzen größer als die Hälfte der maximalen Frequenz des abgetasteten Signals ist. Ein Farrow-Filter oder eine andere geeignete Einrichtung, die es erlaubt, dass das ursprüngliche Signal, wie es sich in den ursprünglichen Abtastwerten zeigt, wieder erzeugt, verzögert oder gehalten wird, kann verwendet werden, um das Wiederabtasten des Signals zu erleichtern.
Bei 640 werden entsprechende Änderungen an dem System vorgenommen, um die Änderungen zu unterstützen, die vorgenommen wurden, um das Wiederabtasten der Signale zu ermöglichen. Beispielsweise kann in einem Polarmodulationssystem eine Verzögerung in dem Amplitudenpfad hinzugefügt oder vergrößert werden, um Verzögerungen in dem Frequenzpfad zu entsprechen, die sich auf das Wiederabtasten des Signals beziehen. Ähnlich kann in einem Ein-Punkt-Frequenzmodulationssystem oder einem Polarmodulationssystem ein Tiefpassfilter oder eine dazu äquivalente Einrichtung (beispielsweise eine bandbreitenbegrenzte Differenziereinrichtung in einem Polarmodulationssystem) in den Frequenzpfad eingefügt werden, um sicherzustellen, dass das abgetastete Signal hinsichtlich der Frequenz begrenzt wird, um die Bedingungen der Abtasttheorie in Bezug auf die verwendeten Abtastfrequenzen zu beachten.
Während hier spezifische Ausführungsbeispiele und spezifische Anwendungen beschrieben wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispielsweise können die Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden. Während einige Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf Polarmodulation und Ein-Punkt-Frequenzmodulation beschrieben wurde, sind die Ausführungsbeispiele nicht auf diese Modulationsarten beschränkt.

Claims

Vorrichtung zum Anpassen eines Modulationssystems, das eine Phasenregelschleife („phase-locked loop", PLL) (350; 450) verwendet, für einen Betrieb unter Verwendung eines Referenzfrequenzsignals, das eine unterschiedliche Frequenz aufweisen kann, umfassend eine Signalquelle (305; 405) für ein internes Referenzsignal, die eingerichtet ist, um ein internes Referenzsignal (CLK) mit einer internen Frequenz bereitzustellen, die im Wesentlichen von der Referenzfrequenz unabhängig ist, eine Frequenzsignalquelle (104, 108, 320, 124; 204, 224), die eingerichtet ist, um eine Mehrzahl von ersten Abtastwerten eines Frequenzsignals (dF, dF') bereitzustellen, wobei die ersten Abtastwerte (dF, dF') bei einer ersten Abtastfrequenz gemäß dem internen Referenzsignal aufgenommen werden, eine Wiederabtasteinrichtung (315; 415), die eingerichtet ist, um die Mehrzahl von ersten Abtastwerten (dF, dF') zu empfangen und wiederabzutasten, um eine Mehrzahl von zweiten Abtastwerten zu erzeugen, die bei einer zweiten Abtastfrequenz gemäß der Referenzfrequenz aufgenommen werden, und eine Kompensationseinrichtung (362; 462) für eine Schleifenverstärkung, die eingerichtet ist, um die Referenzfrequenz zu empfangen und um eine Offsetverstärkung anzuwenden, um eine Änderung einer offenen Schleifenverstärkung der PLL (350; 450) in Abhängigkeit von einer Änderung der Referenzfrequenz invers auszugleichen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Frequenzsignalquelle eine Differenziereinrichtung (320) umfasst, die eingerichtet ist, um das Frequenzsignal (dF) als eine Ableitung eines Phasensignals in einem Polarmodulationssystem (300) bereitzustellen.
Vorrichtung nach Anspruch 2, umfassend eine Verzögerungsabgleicheinrichtung (312) in einem Amplitudenpfad, der zur Verarbeitung eines Amplitudensignals eingerichtet ist, wobei die Verzögerungsabgleicheinrichtung (312) eingerichtet ist, um bei der Verarbeitung des Amplitudensignals eine Verzögerung anzuwenden, die einer Verzögerung bei einer Verarbeitung des Frequenzsignals (dF) in der Vorrichtung entspricht.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Signalquelle für das interne Referenzsignal eine fractional-N clock-Phasenregelschleife (305; 405) umfasst, die eingerichtet ist, um das Referenzfrequenzsignal zu empfangen und um das interne Referenzsignal in Bezug auf das Referenzfrequenzsignal zu erzeugen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wiederabtasteinrichtung (315; 415) ein Farrow-Filter umfasst, das eingerichtet ist, um eine Gruppe von Abtastwerten der Mehrzahl von ersten Abtastwerten (dF, dF') zu empfangen und um eine veränderbare Verzögerung auf die Gruppe von Abtastwerten (dF, dF') anzuwenden, damit die Mehrzahl von zweiten Abtastwerten bei der zweiten Abtastfrequenz aufgenommen werden kann.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend eine Bandbreitenbegrenzungseinrichtung (320), die eingerichtet ist, um das Frequenzsignal (dF, dF') auf eine maximale Frequenz zu begrenzen, so dass die erste Abtastfrequenz und die zweite Abtastfrequenz jeweils größer als die Hälfte der maximalen Frequenz ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche ein Ausgangssystem (170, 350; 270, 450) zum Erzeugen eines Ausgangssignals umfasst, wobei das Ausgangssystem (350, 170; 450, 270) einen spannungsgesteuerten Oszillator („voltage-controlled oscillator", VCO) (170; 270) umfasst, der in einer geschlossenen Schleifenanordnung mit der PLL (350; 450) eingerichtet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Kompensationseinrichtung für die Schleifenverstärkung eine Ladungspumpe (362; 462) umfasst, die eingerichtet ist, um ein von der Ladungspumpe (362; 462) erzeugtes Einstellsignal (VTUNE, VTUNE') zu verändern, das eine Ausgangsfrequenz des VCO beeinflusst.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Ladungspumpe (362; 462) einen programmierbaren Stromspiegel umfasst, der eingerichtet ist, um das von der Ladungspumpe (362; 462) erzeugte Einstellsignal (VTUNE, VTUNE') in Abhängigkeit von der Änderung der Referenzfrequenz zu verändern.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7–9, wobei die PLL (350; 450) einen Frequenzteiler (154; 254) umfasst, der eingerichtet ist, um das Ausgangssignal zu empfangen und um ein geteilte-Frequenz-Signal (DIVCLK) mit einer geteilten Frequenz zu erzeugen, wobei die zweite Abtastfrequenz die geteilte Frequenz umfasst.
Vorrichtung zum Modulieren eines Ausgangssignals, umfassend eine Referenzfrequenzsignalquelle (340; 440), die eingerichtet ist, um ein Referenzfrequenzsignal bereitzustellen, eine Signalquelle (305; 405) für ein internes Referenzsignal, die eingerichtet ist, um ein internes Referenzsignal mit einer internen Frequenz bereitzustellen, die im Wesentlichen von der Referenzfrequenz unabhängig ist, eine Frequenzsignalquelle (104, 108, 320; 204), die eingerichtet ist, um eine Mehrzahl von ersten Abtastwerten (dF, dF') eines Frequenzsignals bereitzustellen, wobei die ersten Abtastwerte (dF, dF') bei einer ersten Abtastfrequenz gemäß dem internen Referenzsignal aufgenommen werden, ein Vorverzerrungsfilter (124; 224), das eingerichtet ist, um die Mehrzahl von ersten Abtastwerten (dF) anzupassen, um eine Tiefpass-Frequenzantwort eines Ausgangssystems (170, 350; 270, 450) zu kompensieren, eine Wiederabtasteinrichtung (315; 415), die eingerichtet ist, das interne Referenzsignal, ein geteilte-Frequenz-Signal (DIVCLK) mit einer zu einer Ausgangsfrequenz proportionalen Frequenz und die Mehrzahl von ersten Abtastwerten (dF, dF') zu empfangen und um die Mehrzahl von ersten Abtastwerten (dF, dF') wiederabzutasten, um eine Mehrzahl von zweiten Abtastwerten zu erzeugen, die bei der Frequenz des geteilte-Frequenz-Signals (DIVCLK) aufgenommen werden, einen Sigma-Delta-Modulator (128; 228), der eingerichtet ist, um die Mehrzahl von zweiten Abtastwerten und das geteilte-Frequenz-Signal (DIVCLK) zu empfangen und um ein von dem Ausgangssystem verwendetes Frequenzteilungsverhältnis (N) anzupassen, und das Ausgangssystem (170, 350; 270, 450), das einen spannungsgesteuerten Oszillator („voltage-controlled oscillator", VCO) (170; 270), der eingerichtet ist, um ein Einstellsignal (VTUNE, VTUNE') zu empfangen und ein Ausgangssignal bei einer Ausgangsfrequenz zu erzeugen, und eine Phasenregelschleife („phase-locked loop", PLL) (350; 450), die in einer geschlossenen Schleifenanordnung mit dem VCO (170; 270) eingerichtet ist, um das Referenzfrequenzsignal und das Frequenzteilungsverhältnis (N) zu empfangen und um das Einstellsignal (VTUNE, VTUNE') zu erzeugen, umfasst, wobei die PLL umfasst: einen Frequenzteiler (154; 254), der eingerichtet ist, um die Ausgangsfrequenz und das Frequenzteilungsverhältnis (N) zu empfangen und um das geteilte-Frequenz-Signal (DIVCLK) gemäß dem Frequenzteilungsverhältnis (N) zu erzeugen, einen Phasenfrequenzdetektor (158; 258), der eingerichtet ist, um das geteilte-Frequenz-Signal (DIVCLK) und das Referenzfrequenzsignal zu empfangen und um ein Phasensignal zu erzeugen, welches anzeigt, ob basierend auf dem geteilte-Frequenz-Signal (DIVCLK) die Ausgangsfrequenz der Referenzfrequenz voreilt oder nacheilt, eine Ladungspumpe (362; 462), die eingerichtet ist, um das Phasensignal zu empfangen und um ein Einstellsignal (VTUNE) zum Einstellen einer Verstärkung des spannungsgesteuerten Os zillators (170; 270) zu erzeugen, um ein Voreilen oder Nacheilen der Ausgangsfrequenz zu beheben, ein Schleifenfilter (166; 266), das eingerichtet ist, um das Einstellsignal (VTUNE) zu empfangen und um das Einstellsignal (VTUNE) im Hinblick auf durch die Ladungspumpe (362; 462) verursachte Pulseffekte zu modifizieren und um ein modifiziertes Einstellsignal (VTUNE') an den spannungsgesteuerten Oszillator (170; 270) zur Verfügung zu stellen, und eine Kompensationseinrichtung (362; 462) für eine Schleifenverstärkung, die eingerichtet ist, um das Referenzfrequenzsignal zu empfangen und um abhängig von einer Änderung der Referenzfrequenz die Verstärkung des VCO (170; 270) einzustellen, um eine Änderung einer offenen Schleifenverstärkung der PLL (350; 450) in Abhängigkeit von einer Änderung der Referenzfrequenz invers auszugleichen.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Frequenzsignalquelle eine Differenziereinrichtung umfasst, die eingerichtet ist, um das Frequenzsignal als eine Ableitung eines Phasensignals in einem Polarmodulationssystem an eine oder mehrere Einrichtungen in einem Frequenzpfad bereitzustellen, und um ein Amplitudensignal an eine oder mehrere Einrichtungen in einem Amplitudenpfad bereitzustellen.
Vorrichtung nach Anspruch 12, umfassend eine Verzögerungsabgleicheinrichtung (312) in dem Amplitudenpfad, der zur Verarbeitung des Amplitudensignals des Polarmodulationssystems (300) eingerichtet ist, wobei die Verzögerungsabgleicheinrichtung (312) eingerichtet ist, um eine Verzögerung in dem Amplitudenpfad anzuwenden, die einer Verzögerung bei einer Verarbeitung des Frequenzsignals in dem Frequenzpfad entspricht.
Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, umfassend einen Summierknoten (180), der eingerichtet ist, um die Ausgangsfrequenz und ein Ausgangssignal des Amplitudenpfads zu empfangen, die Ausgangsfrequenz und das Ausgangssignal des Amp litudenpfads zu kombinieren, und ein kombiniertes Ausgangssignal bereitzustellen, das sowohl die Ausgangsfrequenz als auch das Ausgangssignal des Amplitudenpfads repräsentiert.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Frequenzsignalquelle einen Frequenzmodulator (204) umfasst, der eingerichtet ist, um das Frequenzsignal (dF, dF') in einem Ein-Punkt-Modulationssystem (400) bereitzustellen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11–15, wobei die Signalquelle für das interne Referenzsignal eine fractional-N clock-Phasenregelschleife (305; 405) umfasst, die eingerichtet ist, um das Referenzfrequenzsignal zu empfangen und um das interne Referenzsignal in Bezug auf das Referenzfrequenzsignal zu erzeugen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11–16, wobei die Wiederabtasteinrichtung (315; 415) ein Farrow-Filter umfasst, das eingerichtet ist, um eine Gruppe von Abtastwerten der Mehrzahl von ersten Abtastwerten (dF, dF') zu empfangen und um eine veränderbare Verzögerung auf die Gruppe von Abtastwerten (dF, dF') anzuwenden, damit die Mehrzahl von zweiten Abtastwerten bei der zweiten Abtastfrequenz aufgenommen werden kann.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11–17, wobei die Kompensationseinrichtung (362; 462) für die Schleifenverstärkung einen programmierbaren Stromspiegel umfasst, der eingerichtet ist, um das von der Ladungspumpe (362; 462) erzeugte Einstellsignal (VTUNE, VTUNE') abhängig von der Änderung der Referenzfrequenz zu ändern.
Verfahren zum Modulieren eines Ausgangssignals als Antwort auf ein Empfangen eines Referenzfrequenzsignals mit veränderlicher Frequenz, umfassend Einstellen einer Modulatorverstärkung, um eine Änderung der Modulatorverstärkung in Abhängigkeit von einer Änderung der Referenzfrequenz auszugleichen, Bereitstellen einer gleich bleibenden internen Referenzfrequenz, um trotz der Änderung der Referenzfrequenz ein geeignetes Taktsignal (CLK) für digitale Einrichtungen aufrechtzuerhalten, Empfangen von Abtastwerten (dF, dF') eines Frequenzsignals, die bei der internen Referenzfrequenz abgetastet wurden, Wiederabtasten des Frequenzsignals, um die Abtastwerte (dF, dF') von einer Domäne der internen Referenzfrequenz zu einer Domäne gemäß der Referenzfrequenz umzuwandeln, und Bereitstellen des wiederabgetasteten Frequenzsignals an ein Ausgangssystem (170, 350; 270, 450), das zum Erzeugen eines Ausgangssignals eingerichtet ist.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei die empfangenen Abtastwerte (dF, dF') des Frequenzsignals ausgewählt sind aus einer Frequenzkomponente, die von einer von einem Polarmodulationssystem (300) erzeugten Phasenkomponente abgeleitet ist, und aus einem Ausgangssignal eines Frequenzmodulators (204) in einem Ein-Punkt-Frequenzmodulationssystem (400).
Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, umfassend Anpassen des wiederabgetasteten Frequenzsignals, um Änderungen einer Tiefpass-Frequenzantwort des Ausgangssystems (170, 350; 270, 450) zu kompensieren.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19–21, wobei das Wiederabtasten des Frequenzsignals (dF, dF'), um die Abtastwerte von der Domäne der internen Referenzfrequenz zu der Domäne gemäß der Referenzfrequenz umzuwandeln, ein Wiederabtasten der Frequenzsignale bei einer bzw. einem von der Referenzfrequenz und einem Bruchteil der Referenzfrequenz umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19–22, wobei das Wiederabtasten des Frequenzsignals (dF, dF') ein Verwenden eines Farrow-Filters umfasst, das eingerichtet ist, um die Abtastwerte eines Frequenzsignals, die bei der internen Referenzfrequenz abgetastet wurden, zu empfangen und um eine veränderbare Verzögerung anzuwenden, damit die Abtastwerte eines bei der internen Referenzfrequenz abgetasteten Frequenzsignals (dF, dF') gemäß der Referenzfrequenz wiederabgetastet werden können.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19–23, wobei das Einstellen der Modulatorverstärkung ein Einstellen der Modulatorverstärkung auf eine zu der Änderung der Referenzfrequenz invers proportionale Weise umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19–24, wobei das Einstellen der Modulatorverstärkung ein Einstellen eines an den Modulator (170, 350; 270, 450) bereitgestellten Strompegels umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19–25, umfassend Bereitstellen eines programmierbaren Ladungsspiegels, der eingerichtet ist, um auf die Änderung der Referenzfrequenz zu reagieren.
Verfahren zum Anpassen einer Modulationsvorrichtung, um auf eine Referenzfrequenz mit einer veränderlichen Frequenz zu reagieren, umfassend Bereitstellen einer Verstärkungseinstellung, um eine Änderung der Modulatorverstärkung in Abhängigkeit von einer Änderung der Referenzfrequenz auszugleichen, Bereitstellen einer Signalquelle (305; 405) für ein internes Referenzsignal, die eingerichtet ist, um ein internes Referenzsignal (CLK) mit einer internen Frequenz bereitzustellen, die im Wesentlichen von der Referenzfrequenz unabhängig ist, und Bereitstellen einer Wiederabtasteinrichtung (315; 415), die eingerichtet ist, um eine Mehrzahl von ersten Abtastwerten (dF, dF') eines Frequenzsignals zu empfangen, die bei der in ternen Frequenz aufgenommen werden, und um das Frequenzsignal gemäß der Referenzfrequenz wiederabzutasten.
Verfahren nach Anspruch 27, wobei die empfangenen ersten Abtastwerte (dF, dF') des Frequenzsignals ausgewählt sind aus einer Frequenzkomponente, die von einer von einem Polarmodulationssystem (300) erzeugten Phasenkomponente abgeleitet ist, und aus einem Ausgangssignal eines Frequenzmodulators (204) in einem Ein-Punkt-Frequenzmodulationssystem (400).
Verfahren nach Anspruch 27 oder 28, umfassend Anpassen des wiederabgetasteten Frequenzsignals, um Änderungen einer Tiefpass-Frequenzantwort eines Ausgangssystems (170, 350; 270, 450) zu kompensieren.
Verfahren nach einem der Ansprüche 27–29, wobei das Wiederabtasten des Frequenzsignals ein Wiederabtasten des Frequenzsignals bei einer bzw. einem von der Referenzfrequenz und einem Bruchteil der Referenzfrequenz umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 27–30, wobei das Wiederabtasten des Frequenzsignals ein Verwenden eines Farrow-Filters umfasst, das eingerichtet ist, um die Abtastwerte (dF, dF') eines Frequenzsignals, die bei der internen Referenzfrequenz abgetastet wurden, zu empfangen und um eine veränderliche Verzögerung anzuwenden, damit die Abtastwerte (dF, dF') des bei der internen Referenzfrequenz abgetasteten Frequenzsignals gemäß der Referenzfrequenz wiederabgetastet werden können.
Verfahren nach einem der Ansprüche 27–31, wobei das Bereitstellen der Verstärkungseinstellung ein Einstellen eines Strompegels eines Einstellsignals (VTUNE, VTUNE') umfasst, das die Frequenzausgabe des Modulators steuert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 27–32, wobei das Bereitstellen der Verstärkungseinstellung ein Verwenden eines programmierbaren Ladungsspiegels umfasst, der eingerichtet ist, um auf die Referenzfrequenz zu reagieren und um ein Ausgangssignal (VTUNE, VTUNE') zu erzeugen, das den Strompegel, der an die Modulationsvorrichtung (170, 350; 270, 450) bereitgestellt wird, invers proportional zu der Änderung der Referenzfrequenz anpasst.