DK174133B1 - Oscillationskredsløb og PLL-IC til en sender-modtager - Google Patents

Description

i DK 174133 B1

Opfindelsen angår et oscillationskredsløb til en sender-modtager omfattende en spændingsstyret oscillator, som anvendes som bærebølgeoscillator til transmissionstidspunktet og som lokaloscillator til modtagetidspunktet, en faselåst sløjfe 5 indeholdende et ladningspumpekredsløb, som intermitterende afgiver en synkroniserings impuls dannet af en pumpeimpuls og en nedpumpeimpuls, når fasen af et sammenligningssignal opnået ved at dele frekvensen af oscillationssignalet af den nævnte spændingsstyrede oscillator, er sammenfaldende med fasen af et 10 referencesignal, og et sløjfefilter, hvortil synkroniserings-impulsen tilføres, hvilket filter udglatter denne impuls og afgiver den som et frekvensstyresignal til den spændings s tyrede oscillator, hvilken PLL efter detektering af fasesammenfald omskiftes fra driftstilstand til stand-by-tilstand i overens-15 stemmelse med et energisparesignal.

I et kabelløst telefonsystem, såsom et digitalt kabelløst telefonsystem af typen DECT, der anvendes i Europa, er en ramme for samtalekanaler for 10 msek i almindelighed opdelt i 24 tidsintervaller (på omkring 417 , og to af disse tids- 20 intervaller anvendes som samtaleintervaller. Et af disse tidsintervaller anvendes som et basestation-tidsinterval for transmission af signaler fra en basestation til en højttaler, medens et andet anvendes som et mikrofontidsinterval for transmission af signaler fra en mikrofon til en basestation, 25 hvorved samtalen gennemføres. Basestationtidsintervallet og mikrofontidsintervallet placeres separat ved hjælp af 12 tidsintervaller. Når f.eks. et første tidsinterval antages som et basestation-tidsinterval, er et trettende tidsinterval anvendt som et mikrofontidsinterval.

30 Hvilket tidsinterval og hvilken kanal, der anvendes til at overføre en samtale, er for hver ramme bestemt af en base-station, og mikrofonen overvåger alle tidsintervaller af alle kanaler til alle andre tider end samtaleintervallerne, som maskinen har tildelt sig selv. Indholdet af samtalen omsættes 35 til digitale signaler og komprimeres i tid og transmitteres.

DK 174133 B1 2

Modtagersiden ekspanderer de i tid komprimerede signaler til deres oprindelige signaler, og en i hovedsagen samtidig tovejskommunikation er således gjort mulig.

I dette kabelløse telefonsystem er det nødvendigt at tilveje-5 bringe en oscillator for transmission af signaler og en yderligere for modtagelse af signaler. Eftersom der især i en mikrofon har været et behov for at reducere vægten og effekt -forbruget og omkostningerne, er der anvendt et kredsløb, i hvilket én oscillator dannet af én VCO (spændingsstyret oscil-10 lator) og én PLL-IC (faselagt sløjfe) tjener som modtagende lokaloscillator og også som transmitterende bærebølgeoscillator.

I en telefonmikrofon, der har et sådant kredsløb, må - når VCO omskiftes fra lokaloscillator til bærebølgeoscillator - fre-15 kvensen deraf ændres. Det ovennævnte system af DECT-typen tillader ét tidsinterval umiddelbart før mikrofontidsintervallets oplåsningstid under denne omskiftning. Det ovennævnte kredsløb er derfor realiseret ved hjælp af en højhastighedsoplåsning af PLL-typen.

20 En telefonmikrofon af den ovennævnte konstruktion bevirker, at en VCO drives som en bærebølgeoscillator under transmissionstilstand, tilfører begge digitale signaler, der skal transmitteres, og et frekvensstyresignal fra PLL til VCO, således at VCO afgiver en FSK-moduleret bølge. Eftersom PLL er en højha-25 stighedoplåsningstype, er FSK-modulation droppet ved hjælp af frekvensstyresignalet fra PLL. Den ovenfor beskrevne telefonmikrofon bevirker således, at PLL bringes i standby, når VCO drives som bærebølgeoscillator, således at PLL ikke afgiver et frekvensstyresignal, og oscillationsfrekvensen af VCO kun 30 styres af en spænding, der opretholdes i et sløjfefilter.

I det følgende gives en beskrivelse af en trådløs sender-modtager, i hvilken der er anvendt en oscillator ifølge opfindelsen og en kendt oscillator, og af en kendt oscillator under DK 174133 B1 3 henvisning til de vedføjede tegninger I fig. 5 og 6 angiver henvisningstallet 1 en PLL-IC, henvisningstallet 2 angiver et sløjfefilter, henvisningstallet 3 angiver en spændingsstyret oscillator, henvisningstallet 4 5 angiver en kvartsoscillator, henvisningstallet 5 angiver en styrende mikrocomputer 5, henvisningstallet 6 angiver en for-skalering, henvisningstallet 7 angiver et PLL-styrekredsløb, og henvisningstallet 8 angiver et ladningspumpekredsløb.

Den i fig. 4 viste sender-modtager omfatter et oscillations-10 kredsløb, der anvender et PLL-frekvenssyntesekredsløb med en kvartsoscillator 4, en spændingsstyret oscillator (VCO) 3, en PLL-IC 1, og et sløjfefilter (LPF) og et oscillationskredsløb, der tjener som bærebølgeoscillator til transmissionstidspunktet og som en lokaloscillator til modtagetidspunktet. PLL-IC 1 15 omfatter en forskalering 6, PLL-styrekredsløbet 7 og ladningspumpekredsløbet 8. PLL-styrekredsløbet 7 drives, når der tilføres et referencefrekvenssignal fra kvartsoscillatoren 4, og når der tilføres forskellige styresignaler fra styremikrocomputeren (CPU) 5. PLL-styrekredsløbet styrer oscillations-20 frekvensen af den spændingsstyrede oscillator (VCO) 3 ved at tilføre en synkroniserinsimpuls DO, som er et udgangssignal fra ladningspumpekredsløbet, til VCO 3 via LPF 2.

Eftersom de i figuren viste kredsløbsdele, der er forskellige fra de ovenfor beskrevne, ikke er direkte relateret til den 25 foreliggende opfindelse, og eftersom konstruktionen og driften er velkendt, er forklaring heraf udeladt.

Detaljerne af konstruktionen af det ovenfor beskrevne oscillationskredsløb, dannet af et PLL-frekvenssyntesekredsløb, er vist i fig. 5. I kredsløbet vist i figuren er VCC en energi-30 forsyningsterminal for hvert apparat, og VP er en energiforsyningsterminal for et ladningspumpekredsløb, PLL-IC 1 modtager hvert styresignal af PLLCLK, PLLSTB og PLLSATA fra CPU 5 vist i fig. 4, og ladningspumpekredsløbet 8 afgiver synkroni- DK 174133 B1 4 seringsimpulsen DO, som er et frekvensstyresignal, til VCO 3 fra ladningspumpekredsløbet 8, således at oscillationsfrekvensen af VCO 3 er styret via LPF 2.

Synkroniseringsimpulsen DO afgives ved en frekvens, der er lig 5 med frekvensen af referencefrekvenssignalet, der tilføres til en fasekomparator i PLL-IC 1. I den trådløse sender-modtager, der er vist i fig. 4, er denne frekvens 1,728 MHz, hvilket svarer til kanaladskillelsen. Synkroniseringsimpulsen DO - se fig. 6 - er formet af en pumpeimpuls og en nedpumpeimpuls.

10 I den trådløse sender-modtager for mobilkommunikation - se fig. 4 - til undertrykkelse af energiforbruget af et batteri er PLL-syntesefunktionen drevet til et nødvendigt tidspunkt, medens PLL-syntesefunktionen til andre tider er indstillet og bragt i stand-by-tilstand. Denne styring tilvejebringes ved 15 hjælp af et energisparesignal PS, som er vist i fig. 4 og 5.

Når PLL-syntesekredsløbet i fig. 5 er bragt i standby-tilstand ved hjælp af energisparesignalet, indstiller PLL-IC 1 afgivelsen af synkroniseringsimpulsen DO, og udgangen af ladningspumpekredsløbet 8 er styret til en høj impedans. VCO 3 kan 20 derefter holde oscillationsfrekvensen ved en specifik frekvens, inden PLL-syntesekredsløbet bringes i standby-tilstand ved hjælp af en styrespænding opretholdt i LPF 2 under den ovennævnte periode af standby-tilstanden.

Det kendte PLL-syntesekredsløb - se fig. 5 - har imidlertid 25 den ulempe, at oscillationsfrekvensen af VCO 3 bliver ustabil, hvis der tilføres et energisparesignal PS samtidigt med, det der afgives en synkroniseringsimpuls DO.

Fig. 6 illustrerer en sådan situation. Det er nu antaget, som vist i fig. 6, at afgivelsen af synkroniseringsimpulsen DO er 30 sammenfaldende med tilførslen af energisparesignalet PS, som giver anledning til, at PLL-syntesekredsløbet bringes i standby-tiIstand, og at tidsstyringen af tilførslen (faldet) af energisparesignalet PS falder sammen med tidsstyringen af DK 174133 B1 5 bagkanten af pumpeimpulsen af synkroniseringsimpulsen DO.

Nedpumpeimpulsen tilføres ikke til LPF 2, eftersom afgivelsen af PLL-IC l's ladningspumpekredsløb i dette tilfælde afbrydes, samtidigt med, at pumpeimpulsen fra synkroniseringsimpulsen DO 5 afgives. Det elektriske potential af en kondensator, der anvendes til udglatning af kredsløbet i LPF 2, bliver følgelig et elektrisk potential i en tilstand, i hvilken en ladning injiceres ved hjælp af en pumpeimpuls, inden energisparesignalet PS tilføres og opretholdes som en værdi, der er forskel-10 lig fra det tidligere elektriske potential. Som følge af at denne spænding tilføres til VCO 3 som en styrespænding, vil oscillationsfrekvensen af VCO 3 variere. Denne variation afhænger af, til hvilket tidspunkt udgangstidsbredden T af synkroniseringsimpulsen DO og energisparesignalet PS forekommer.

15 Det ovenfor beskrevne oscillationskredsløb, der anvender PLL-syntesekredsløbet ifølge kendt teknik, har et problem derved, at når indgangen af energisparesignalet PS og udgangen af synkroniseringsimpulsen DO forekommer samtidigt, så bliver den værdi af frekvensstyresignalet for VCO, der opretholdes i LPF 20 ustabil, hvorved oscillationsfrekvensen af VCO også bliver ustabil.

Formålet med opfindelsen er derfor at tilvejebringe et oscillationskredsløb og en PLL-IC til en sender-modtager, som er i stand til at danne en sender-modtager af én PLL-metode, som 25 oscillerer samtidigt med, at der sker en opretholdelse af den frekvensnøjagtighed, der er nødvendig for kommunikationsudstyr, der arbejder efter TDMA-princippet; selv når PLL er i standby-tilstand.

Dette formål er ifølge opfindelsen opnået ved at PLL skifter 30 fra driftstilstand til standby-tilstand i en periode, hvorunder synkroniseringsimpulsen ikke afgives.

Dette opnås ved hjælp af flip-flopen, som tilfører et ener- DK 174133 B1 6 gisparesignal og en låsedetektionsimpuls, som afgives, når PLL er låst, og som afgiver indgangsenergisparesignalet efter bagkanten af låsedetektionsimpulsen og skifter PLL fra driftstilstand til standby-tilstand i overensstemmelse med afgivel-5 sen af et energisparesignal fra flip-floppen.

Flip-floppen virker derved som et tidstagerjusteringskredsløb for energisparesignalet, hvilken flip-flop modtager en låsedetektionsimpuls, som afgives i synkronisme med en synkroniseringsimpuls, afgivet fra PLL og et energisparesignal. Når der 10 kun indføres et energisparesignal, afgiver flip-floppen energisparesignalet samtidigt, når signalet indføres. Når en låsedetektionsimpuls og et energisparesignal indføres samtidigt, afgiver flip-floppen energisparesignalet efter, at låsedek-tionsimpulsen er ophørt. Eftersom det af flip-floppen afgivne 15 energisparesignal er tilført til PLL, og PLL er bragt i standby-tilstand, bliver den frekvensstyrespænding, der tilføres til VCO, ikke ændret, når PLL skifter til standby-1ilstand.

VCO er således i stand til at fortsætte en stabil frekvensoscillation med en høj grad af nøjagtighed, selv om PLL er skif-20 tet til standby-tilstand.

Opfindelsen angår også en faselåst sløjfe i form af et integreret kredsløb omfattende en indgangsterminal, hvortil et energisparesignal tilføres et låndetektionskredsløb for detek-tion af lånetilstanden af den faselåste sløjfe og afgivelse af 25 en låsedetektionsimpuls, en flip-flop for afgivelse af energisparesignalet tilført på indgangsterminalen efter bagkanten af låsedetektionsimpulsen og en faselåst sløjfe, som er styret således, at den kan bringes i standby-tilstand i overensstemmelse med et udgangssignal fra flip-floppen, hvilken faselåste 30 sløjfe er ejendommelig ved, at flip-floppen sikrer, at den faselåste sløjfe kun skiftes til standby-tilstand i en periode, hvor der ikke afgives synkroniseringsimpulser.

En udformning af et oscillationskredsløb og en PLL-IC af en sender-modtager ifølge opfindelsen vil blive beskrevet i det DK 174133 B1 7 følgende, hvor fig. 1 viser et blokdiagram af et oscillationskredsløb ifølge opfindelsen, fig. 2 en illustration af virkemåden af en flip-flop for afgi-5 velse af et energisparesignal, der skal tilføres til en PLL-IC, fig. 3 et blokdiagram af en PLL-IC ifølge opfindelsen, fig. 4 et blokdiagram af en trådløs sender-modtager, i hvilken der er anvendt en oscillator af kendt type, 10 fig. 5 et blokdiagram af en kendt oscillator, og fig. 6 en illustration af omskiftning af en PLL i overensstemmelse med et energisparesignal.

Fig. 1 er et blokdiagram over et oscillatorkredsløb ifølge opfindelsen. Fig. 2 illustrerer driften af en flip-flop for 15 generering af et energisparesignal, der skal tilføres til en PLL-IC. I fig. 1 angiver henvisningstallet 9 en flip-flop og de øvrige henvisningstal i fig. 1, som er de samme som i fig.

5, angiver de samme komponenter.

Oscillationskredsløbet, der anvender et PLL-syntesekredsløb i 20 overensstemmelse med udførelsesformen ifølge opfindelsen i fig. 1, afviger fra det kendte oscillationskredsløb, som er forklaret under henvisning til fig. 5, ved at det første oscillationskredsløb omfatter flip-floppen 9, som virker som et tidsjusteringskredsløb for energisparesignalet og er udformet 25 som det kendte, når bortses fra ovenstående.

Flip-floppen 9 indfører et energisparesignal PS afgivet fra CPU, som styrer hele sender-modtageren, og en låsedetektions-impuls LOCKDET afgivet fra PLL-IC 1. Når man kun tilfører DK 174133 B1 8 energisparesignalet PS, afgiver flip-floppen 9 energisparesignalet PS samtidigt med, at signalet indføres, og afgiver energisparesignalet PS efter, at låsedetektionsimpulsen LOCKDET er ophørt, når energisparesignalet PS og låsedetektionsimpulsen 5 LOCKDET indføres samtidigt. Dette udgangssignal tilføres som et energisparesignal PS' til PLL-IC 1, og som et resultat heraf er oscillationskredsløbet, der er vist i figuren, styret til at blive bragt i standby-tilstand.

Driften af flip-floppen 9, vil herefter blive beskrevet mere 10 detaljeret under henvisning til fig. 2.

Flip-floppen 9 har D, CLK og PR som indgangsterminaler og Q som udgangsterminal og virker som indikeret i sandhedstabellen i fig. 2. Som ovenfor beskrevet, afgiver PLL-IC 1 synkroniseringsimpulsen DO frembragt ved hjælp af en pumpeimpuls og en 15 nedpumpeimpuls ved en forudbestemt cyklus og tilfører impulsen til LPF 2 og afgiver også låsedetektionsimpulsen LOCKDET i en tidsperiode, i hvilken pumpeimpulsen og nedpumpeimpulsen af synkroniseringsimpulsen DO forekommer.

Låsedetektionsimpulsen LOCKDET tilføres til indgangsterminalen 20 CLK af flip-floppen 9, medens energisparesignalet PS fra CPU af senderen-modtageren tilføres til indgangsterminalen D af flip-floppen 9, og et inverteret energisparesignal PS tilføres til indgangsterminalen PR af flip-floppen 9.

Flip-floppen 9 virker på en sådan måde, at den detekterer 25 stigningen af låsedetektionsimpulsen LOCKDET, som tilføres til indgangsterminalen CLK, og afgiver et lavniveausignal af energisparesignalet PS af indgangsterminalen D til udgangsterminalen Q. Når et energisparesignal PS, der varierer til et lavt niveau, indføres fra CPU af senderen-modtageren til ind-30 gangsterminalen D af flip-floppen 9, medens lavniveau-låsedetektionsimpulsen LOCKDET tilføres til indgangsterminalen CLK af flip-floppen 9, bliver energisparesignalet PS ikke transmitteret til udgangsterminalen Q, og det vil være forsinket - DK 174133 B1 9 se fig. 2.

Når låsedetektionsimpulsen LOCKDET stiger til et højt niveau fra et lavt niveau, bliver lavniveauenergisparesignalet PS, som tilføres til indgangsterminalen D, transmitteret til ud-5 gangsterminalen D af flip-floppen 9. Dette udgangssignal tilføres som energisparesignalet PS' til PLL-IC 1.

Derved holder PLL-IC 1 en afgivelse af et synkroniseringssignal fra ladningspumpekredsløbet, således at udgangssignalet af ladningspumpekredsløbet er styret til en høj impedans. Om-10 skiftningen af PLL-IC 1 til standby-tilstand i overensstemmelse med energisparesignalet udføres ikke medens PLL-IC 1 afgiver en synkroniserinsimpuls DO, eftersom den ovennævnte funktion af flip-floppen 9 og VCO 3 altid opererer stabilt som følge af denne omskiftning.

15 I oscillationskredsløbet i udførelsesformen ifølge opfindelsen oscillerer VCO ved en stabil frekyensnøjagtighed, selv ved standby-tilstand, når den anvendes i en.sender-modtager ifølge én PLL-metode, og den frekvensnøjagtighed, der er nødvendig for kommunikationsudstyr, der arbejder efter TDMA-principper, 20 kan således opnås.

Fig. 3 er et blokdiagram af konstruktionen af PLL-IC i overensstemmelse med udførelsesformen for opfindelsen.

PLL-IC i udførelsesformen ifølge opfindelsen, der er vist stiplet i fig. 3, er udformet på en sådan måde, at PLL-IC 1 og 25 flip-floppen 9 af oscillationskredsløbet i overensstemmelse med udførelsesformen ifølge opfindelse beskrevet under henvisning til fig. 2 er dannet på én IC. Blokken indikeret som et tidstagerjusteringskredsløb for energisparesignalet er dannet af en flip-flop, der er forklaret under henvisning til fig. 2.

30 De øvrige kredsløbsdele er de samme som PLL-IC, der har en energisparefunktion ifølge kendt teknik.

DK 174133 B1 10

En sådan PLL-IC er let at fremstille ved blot at tilføje en flip-flop til en PLL-IC, der har en energisparefunktion af kendt udførelse.

Ifølge den ovenfor beskrevne opfindelse er der således mulig-5 gjort en stabil frekvensoscillation, selv når PLL er i en standby-tilstand og en sender-modtager ifølge et PLL-princip, oscillerer under bibeholdelse af den frekvensnøjagtighed, der er nødvendig for kommunikationsudstyr ifølge TCMA-princippet. Ifølge opfindelsen er det også muligt at tilvejebringe en PLL-10 IC, som ikke gør driften af VCO ustabil, selv når PLL-IC er omskiftet til standby-tilstand ved blot at tilføje et meget simpelt kredsløb til PLL-IC.

Claims (6)

1. Oscillationskredsløb til en sender-modtager, omfattende en spændingsstyret oscillator (3) , som anvendes som bærebølge- 5 oscillator til transmissionstidspunktet og som lokaloscillator til modtagetidspunktet, en faselåst sløjfe indeholdende et ladningspumpekredsløb (8), som intermitterende afgiver en synkroniseringsimpuls, dannet af en pumpeimpuls og en nedpumpeimpuls, når fasen af et sam-10 menligningssignal, opnået ved at dele frekvensen af oscillationssignalet af den nævnte spændingsstyrede oscillator (3), er sammenfaldende med fasen af et referencesignal, og et sløjfefilter, hvortil synkroniseringsimpulsen tilføres, hvilket filter udglatter denne impuls og afgiver den som et 15 frekvensstyresignal til den spændingsstyrede oscillator, hvilken faselåste sløjfe efter detektering af fasesammenfald omskiftes fra driftstilstand til standby-tilstand i overensstemmelse med et energisparesignal, kendetegnet ved, at den faselåste sløjfe fra driftstilstand er omskiftet til 20 standby-tilstand i en periode, hvorunder synkroniseringsimpulsen ikke afgives.

2. Oscillationskredsløb ifølge krav 1, kendetegnet ved, at tidtagningen af omskiftningen sættes umiddelbart efter bagkanten af synkroniseringsimpulsen.

3. Oscillationskredsløb ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den faselåste sløjfe afgiver en låsedetektionsimpuls, som låses til synkroniseringsimpulsen, og tidtagningen af omskiftningen sættes umiddelbart efter bagkanten af låsedetek-tionsimpulsen.

4. Oscillationskredsløb ifølge krav 3, kendetegnet ved, at det omfatter en flip-flop (9) , hvortil energisparesig- DK 174133 B1 12 nalet (PS) og låsedetektionsimpulsen LOCKDET tilføres, hvilken flip-flop (9) afgiver energisparesignalet (PS) efter bagkanten af låsedetektionsimpulsen, og hvilken faselåste sløjfe omskiftes fra driftstilstand til standby-tilstand i overensstemmelse 5 med energisparesignalet afgivet af den nævnte flip-flop (9).

5. Oscillationskredsløb til en sender-modtager ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den faselåste sløjfe (1) er tilvejebragt i form af et integreret kredsløb, der desuden indeholder en indgangsterminal, hvortil energisparessignalet 10 (PS) tilføres, et låsedetektionskredsløb for detektion af den låste tilstand af den faselåste sløjfe og afgivelse af låsedetektionsimpulsen, og en flip-flop for afgivelse af energisparesignalet (PS) tilført fra indgangsterminalen efter bagkanten af låsedetektionsimpulsen, således at den faselåste sløjfe 15 styres på en sådan måde, at den bringes i en standby-tilstand.

6. Faselåst sløjfe i form af et integreret kredsløb omfattende en indgangsterminal, hvortil et energisparesignal (PS) > tilføres, et låsedetektionskredsløb for detektion af låsetilstanden af den faselåste sløjfe (1) og afgivelse af en låsede-20 tektionsimpuls, en flip-flop (9) for afgivelse af energisparesignalet (PS) tilført fra indgangsterminalen efter bagkanten af låsedetektionsimpulsen og en faselåst sløjfe (1), som er styret således, at den kan bringes i standby-tilstand i overensstemmelse med et udgangssignal fra flip-floppen (9), k e n-25 detegnet ved, at flip-floppen (9) sikrer, at den faselåste sløjfe (1) kun skiftes til standby-tilstand i en periode, hvor der ikke afgives synkroniseringsimpulser.