利用动态分频器用于生成宽频带本振频率的堆叠式合成器的制造方法

利用动态分频器用于生成宽频带本振频率的堆叠式合成器的制造方法
【专利说明】利用动态分频器用于生成宽频带本振频率的堆叠式合成器
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2014年2月5日提交的临时专利申请第61/935，972号的优先权和权益，通过引用将其全部内容结合于本文中。
技术领域
[0003]本公开总体上涉及数字通信，并且包括所公开的利用动态分频器(dynamicdivider)用于生成宽频带本振频率(wide local oscillator，宽频带本地振荡器)的示例堆叠式合成器(stacked synthesizer)。
【背景技术】
[0004]随着移动回传(backhaul，回程)供应商正经历着对大容量的需求的日益增长以及从语音服务向数据服务转变的需求，使得微波回传体系结构不断发展。这些因素推动着移动回传网络朝向更高的容量连接性发展。

【发明内容】

[0005]根据本发明的一个方面，提供了一种合成器集成电路，包括:锁相环路，所述锁相环路包括多个压控振荡器以及选择器，所述选择器被配置为选择所述多个压控振荡器中的一个的输出，所述选择器进一步被配置为将所选择的输出提供至输出线路上；以及动态分频器，耦接至所述输出线路，所述动态分频器被配置为接收在所述输出线路上的所选择的所述多个压控振荡器中的一个的输出，并且基于所选择的所述多个压控振荡器中的一个的输出与因子(1+1/M)的乘法运算生成合成器输出，其中，M为变数。
[0006]其中，所述多个压控振荡器为SiGe压控振荡器。
[0007]其中，M为整数。
[0008]所述合成器集成电路进一步包括输出端，所述输出端被配置为将所选择的所述多个压控振荡器中的一个的输出传输至第二合成器集成电路。
[0009]其中，所述第二合成器集成电路位于不同的芯片上。
[0010]所述合成器集成电路进一步包括输入端，所述输入端被配置为接收选择的第二合成器集成电路中的第二多个压控振荡器中的一个的输出，其中，所述输入端耦接至所述输出线路。
[0011]其中，所述合成器输出为微波射频。
[0012]根据本发明的另一个方面，提供了一种方法，包括:选择多个压控振荡器中的一个的输出，其中，所述多个压控振荡器被包括在与锁相环路集成的压控振荡器组中；以及将所选择的所述多个压控振荡器中的一个的输出路由至动态分频器电路，所述动态分频器电路被配置为基于所选择的所述多个压控振荡器中的一个的输出与因子(1+1/M)的乘法运算来生成合成器输出，其中，M为变数。
[0013]其中，所述多个压控振荡器为SiGe压控振荡器。
[0014]其中，M为整数。
[0015]所述方法进一步包括将所选择的所述多个压控振荡器中的一个的输出路由至第二合成器。
[0016]其中，所述合成器输出为微波射频。
[0017]根据本发明的又一个方面，提供了一种集成电路，包括:锁相环路，所述锁相环路包括多个压控振荡器以及选择器，所述选择器被配置为选择所述多个压控振荡器中的一个的输出。
[0018]其中，所述多个压控振荡器为SiGe压控振荡器。
[0019]其中，所选择的输出为微波射频。
[0020]所述集成电路进一步包括耦接至所述锁相环路的输出端的动态分频器，所述动态分频器被配置为接收所选择的所述多个压控振荡器中的一个的输出，并且基于所选择的所述多个压控振荡器中的一个的输出与乘法因子的乘法运算来生成合成器输出。
[0021]其中，所述乘法因子为(1+1/M)，其中，M为变数。
[0022]所述集成电路进一步包括输出端，所述输出端被配置为将所选择的所述多个压控振荡器中的一个的输出传输至第二集成电路。
[0023]其中，所述第二集成电路位于不同的芯片上。
[0024]所述集成电路进一步包括输入端，所述输入端被配置为接收所选择的第二集成电路中的第二多个压控振荡器中的一个的输出，其中，所述输入端耦接至所述输出线路。
【附图说明】
[0025]为了描述可获得上述以及其它优点和特征的方式，将参考附图中所示的本发明具体实施例来更加详细地描述本发明。应当理解这些附图仅描绘了本公开的一般的实施例，因此不应被视为是对本公开的范围的限制，下面将通过使用附图来具体且详细地描述和解释本公开，在附图中:
[0026]图1示出了根据示例性实施例的微波回传系统的框图。
[0027]图2示出了用于在微波回传系统内实施的室外单元的高层次框图。
[0028]图3示出了利用动态分频器用于生成宽频带本振频率的堆叠式合成器的示例实施例。
[0029]图4示出了堆叠式压控振荡器组的示例实施例。
[0030]图5示出了堆叠式压控振荡器组随动态分频器变化的示例幅宽。
[0031]图6示出了在合成器之间共享本振频率的示例实施例。
[0032]图7示出了处理的示例流程图。
【具体实施方式】
[0033]下面将详细论述各种实施例。虽然论述了【具体实施方式】，但是应当理解的是这样做仅仅是出于说明的目的。相关领域的技术人员将认识到的是，在不背离本公开的精神和范围的前提下可以使用其它组件和构造。
[0034]由于对带宽需求的增加，微波回传领域正在发展。可通过调制上的提升(例如，4096正交幅度调制(QAM)、8096QAM、16198QAM以及更高的调制)、从单输入单输出(SISO)系统演变成交叉极化(XPIC)和几何多输入多输出(MIMO)系统等增加微波回传系统的容量。相位噪声是微波回传系统中适应这种容量发展的最大障碍之一。如下面更加详细的描述，利用动态分频器用于生成宽频带本振频率的堆叠式合成器可生成低相位噪声。
[0035]在一个实施例中，提供了一种包括锁相环路的合成器集成电路。该锁相环路可包括:多个压控振荡器；以及选择器，该选择器可被配置为选择多个压控振荡器中的一个的输出，并且将所选择的输出提供至输出线路上。该合成器集成电路还包括耦接至输出线路的动态分频器，其中，该动态分频器被配置为接收在输出线路上输出的所选择的多个压控振荡器中的一个的输出，并且基于所选择的所述多个压控振荡器中的一个的输出与因子(1+1/M)的乘法运算来生成合成器输出，其中，M为变数(例如，整数值)。在一个实施例中，多个压控振荡器为SiGe压控振荡器。
[0036]在一个实施例中，合成器集成电路可被配置用于共享本振频率。在本实施例中，合成器集成电路可包括输出端，该输出端被配置为将所选择的多个压控振荡器中的一个的输出传输至第二合成器集成电路。进一步地，该合成器集成电路可包括输入端，该输入端被配置为接收所选择的第二合成器集成电路中的第二多个压控振荡器中的一个的输出。其中，该输入端耦接至输出线路。
[0037]在一个示例应用中，本文中所描述的原理可应用于微波回传系统，其中，该合成器可被配置为生成微波射频信号。如贯穿本公开全文所使用的，微波可指代地面点对点(PtP)无线电通信以及点对多点通信。在一个示例中，合成器可生成5.92Ghz至43.5Ghz范围内的可用频率。应理解的是，本公开的原理既不局限于微波回传系统应用，也不局限于特定频率范围的应用。应用于微波回传系统应用的具体示例的参考不旨在用于限制。
[0038]图1示出了示例微波回传环境，在该示例微波回传环境中，可以使用堆叠式合成器。如所示出的，微波回传系统100包括室内单元(IDU) 102和室外单元(ODU) 104。微波回传系统100通过访问信息源而发起通信，该信息源可包括例如音频数据106、视频数据108或任何其它能够通过互联网协议(IP)/以太网连接110传输的数据。为了促进此通信，IDU 102可耦接至核心网络。特别地，IDU 102可被配置为从核心网获取一个或多个数字数据序列(例如，音频数据106、视频数据108、通过IP/以太网连接110传输的数据等)。IDU102还可被配置为支持几种额外的服务，诸如以太网、时分复用(TDM)和通过无线链路聚合的控制数据。
[0039]IDU 102可实施在基本上远离ODU 104的位置处，诸如在在位于地平面上的位置。例如，IDU 102可定位在家庭或办公楼等的内部。相反，0DU104可实施在基本上升高的位置处，诸如在电杆的顶部、天线塔的顶部、建筑物的顶部等。在一些实施例中，IDU 102和ODU104可分开相当大的距离(例如，达到约300米)。一般而言，IDU 102可包括调制解调器组件，而ODU 104可包括至少某些RF功能以及相应的数字能力。
[0040]IDU 102和ODU 104经由通信路径112连接，可配置该通信路径使得可以在IDU102与ODU 104之间传输数据。在各种示例中，通信路径112可包括双绞线以太网电缆、光纤电缆、同轴电缆、中频(IF)电缆等。因此，根据所选择的通信介质，通信路径112可促进模拟信号或数字信号在IDU 102与ODU 104之间传输。在一些实施例中，通信路径112可以是无线通信信道。
[0041]天线116可耦接至ODU 104并且可以被定位在ODU 104附近。因此，可实施微波回传系统100使得可以通过通信路径112将数据从IDU 102传输至ODU 104，并且随后传输至天线116，然后在此处可通过无线链路发起通信。此外，可以实施微波回传系统100使得通过天线116接收的数据可以通过通信路径112从ODU 104传输至IDU 102。
[0042]在各种实施例中，通信路径112可被配置为承载多个信道。例如，可以实施通信路径112使得四个传输信道和四个接收信道均可在任意给定时间共存于通信路径112上。如将被理解的是，可以以各种方式实施通信路径112以承载更多的传输/接收信道，从而扩大微波回传系统100的容量。
[0043]在一个实施例中，ODU 104可校正与经由天线116通过无线链路接收的信号相关联的误差。微波回传系统100还可被配置为支持自适应编码和调制(ACM)，即便在诸如狂风、暴雨、冰雹等极端天气下其亦提供了微波回传系统100的高可靠性。例如，ACM可使编码和调制速率适配于变化的环境状况，从而提高链路的吞吐量并且有效地利用现有频谱。因此，ACM使ODU能够在基于通信信道的变化调整传输/接收信道的数量时，无中断地(hitlessly)管理转变。
[0044]图2示出了实施在微波回传系统内的ODU的高层次框图。如所示出的，ODU 200可包括信道处理块202、发射块204、接收块206、功率放大器208和双工器210。在一个实施例中，信道处理块202可被配置为与电缆接口连接，该电缆可被配置为承载ODU 200与IDU之间的一个或多个信道。
[0045]在一个实施例中，发射块204从信道处理块202接收模拟基带同相(I)信号和正交(Q)信号。在一个实施例中，数字基带信号已基于来自发射块204的反馈而经历自适应预失真和自适应I/Q校正。在模拟基带信号已经历ADC以及I信号和Q信号滤波之后，通过上变频模块将所使用的相应I信号和Q信号上变频至使用本振频率的RF域(例如，5.92GHz至大约43.5GHz)。类似地，接收块206可包括被配置为将信号从射频转换成基带的转换模块。在一个实施例中，接收块206可被配置为将模拟基带I信号和Q信号传输至信道处理模块202。
[0046]图3示出了利用动态分频器用于生成宽频带本振频率的堆叠式合成器的示例实施例。如所示出的，堆叠式合成器300包括锁相环路(PLL)310和动态分频器320。如所示出的，堆叠式合成器还包括VCO输入端332和VCO输出端333。下面更详细地描述了在共享本振频率的情况下的VCO输入端332和VCO输出端333的功能。
[0047]PLL 310包括响应于输入的参考信号331 (例如，ΙΟΜΗζ-ΙΟΟΜΗζ的信号)的参考分频器(reference divider) 311ο参考分频器311的输出被提供至相位检测器312。相位检测器312被配置为将参考分频器311的输出的相位与分频器(diVider)313的输出的相位进行比较。如所示出的，分频器313从压控振荡器(VCO)组316接收输出信号。基于电荷泵314和环路滤波器315生成的控制信号对VCO组316进行控制。应当理解的是，PLL 310的【具体实施方式】可以改变并且依赖于该实施方式。
[0048]在一个实施例中，VCO组316包括多个堆叠的、高Q值、低调谐范围、低相位噪声的VCOo VCO组316的这个实施方式与使用单个VCO(例如，GaAs)形成对比，单个VCO具有更宽的调谐范围(例如，10%)以及良好的相位噪声性能。应当认识到的是，使用这种单个VCO的障碍之一是VCO很难与PLL进行集成并且生成本振频率。此外，这种集成问题与当前趋于更小且更便宜的装置的市场趋势相背。
[0049]在适应这种集成而不损害调谐范围和低相位噪声时，VCO组316配置有多个堆叠的VC0，该多个堆叠的VCO单独地具有较小的调谐范围(例如，1.5% )和低相位噪声。图4示出了堆叠式压控振荡器组的示例实施例。如所示出的，VCO组400包括VCO块410，该VCO块包含多个VCO 41(^-41(^应当理解的是，VCO块410中包括的VCO 41(^的数量将根据特定应用而变化。
[0050]在一个示例中，多个VCO 410「4108中的每个VCO可配置有较小的调谐范围(例如，1.5% )，其中，八个VCO 410「4108的集体调谐范围产生较宽的调谐范围(例如，约为12% )o此处，应当认识到的是，多个VCCMlO1HOi^的每一个可使用能够容易与PLL集成并且能够利用动态分频器用于生成宽频带本振频率的材料(例如，SiGe)来实施。如在图4中进一步所示，VCO组400包括选择器420，该选择器被配置为选择多个VaMlO1HO8中的一个的输出，用于在输出线路430上输出。
[0051]返回至图3，应当认识到的是，能够利用动态分频器320进一步拓宽能够使用堆叠式VCO实现的VCO组316较宽的集体调谐范围。在图3所示出的实施例中，动态分频器320分别包括倍增器(multiplier)元件321和除法器元件(divider element) 322。在组合中，倍增器元件321与除法器元件322能够基于以下函数利用生成的动态除数(dynamicdivider)来生成宽频带本振频率:
[0052]合成器频率=(VC0频率)X 2 X (1+1/M)
[0053]除法因子(dividing factor)M可以被用来进一步拓宽合成器的调谐范围。在一个实施例中，除法因子M的值可在2-8的范围内。应当理解的是，其它范围的除法因子M可被用于针对给定的应用来生成合成器的特定调谐范围。
[0054]图5示出了可以利用堆叠式VCO组生成的微波频率随动态除数变化的示例。如所示出的，VCO组中的每个堆叠的VCO的调谐范围由分别跨越一定频率范围的不同条带表示。
[0055]VCO组中的特定VCO的特定频带范围取决于实施方式。应理解的是，VCO组中的特定VCO的特定调谐范围可以被选择为在保持所期望的低相位噪声特性的同时覆盖所限定的窄调谐范围(例如，1.5% )。
[0056]VCO组中的一组堆叠式VCO集体的特定频带范围还会取决于实施方式。应当理解的是，所期望的VCO组中的一组堆叠VCO的调谐范围可通过识别VCO组中所包括的堆叠VCO的特定数量以及各个VCO的窄调谐范围的特定尺寸而获得。基于这些设计实施细节，所限定的更宽的调谐范围(例如，12% )可由VCO组中的一组堆叠式VCO集体产生。
[0057]如以上等式中所示，基于相同的VCO频率，除数值(divider value)的改变将引起输出合成器频率发生改变。例如，除数值M = 8将生成(VC0频率)X2X (1+1/8) = VCO频率X 2.250的输出合成器频率，除数值M = 7将生成(VC0频率)X 2 X (1+1/7) = VCO频率X2.286的输出合成器频率，除数值M = 6将生成(VC0频率)X2X (1+1/6) = VCO频率X2.333的输出合成器频率，以及除数值M = 5将生成(VC0频率)X2X (1+1/5) = VCO频率X2.400的输出合成器频率等。实际上，使用动态分频器使得能够进一步拓宽可使用同一组堆叠的VCO生成的有效调谐范围。
[0058]图5示出了堆叠式压控振荡器组随跨越M = 2至8的动态除数变化的示例幅宽。如所示出的，动态除数值的改变生成了由VCO组中的一组堆叠VCO集体覆盖的不同合成器输出频带。由不同动态除数值生成的一组输出频率带集合生成合成器的宽调谐范围。在此，很重要的是应认识到，在保持一流的低相位噪声性能的同时，可在单个芯片内生成具有宽调谐范围的合成器。
[0059]如上所述，使用动态分频器用于生成宽频带本振频率的堆叠式合成器也可支持用于各种体系结构(例如，XPIC、MMO、双载波等)的本振频率共享。该柔性合成器可柔性地应用于需要本振频率共享以及不需要本振频率共享的体系结构。
[0060]图6示出了在合成器之间共享本振频率的示例实施例。在该示出的示例中，双合成器配置设置有合成器600A和合成器600B。合成器600A和合成器600B可以以各种方式实施。例如，合成器600A和合成器600B可以实施在相同的面板上、可以实施在不同的单元内等。
[0061 ] 如所示出的，通过信号线632和633实现合成器600A与合成器600B之间的本振频率共享，该信号线可被配置为提供来自VCO组616A和616B的VCO输出的输入/输出。例如，可使用信号线632将VCO组616B的输出作为输入提供给合成器600A，而使用信号线633将VCO组616A的输出作为输入提供给合成器600B。该操作模式可用于支持两个发射器以相同频率进行发射的配置。如果两个发射器以不同频率进行发射，则600A和合成器600B可使分别使用它们自身的VCO组616A和616B产生不同的频率输出。
[0062]图6中示出的示例体系结构的优点之一是在合成器600A与合成器600B之间共享参考信号，以供合成器600A和合成器600B的动态分频器部分使用。有意义的是因为相对于共享准确合成信号的体系结构而言，损耗较小且更可控。
[0063]图7示出了由本合成器体系结构所实现的过程的示例流程图。如所示出的，该过程从步骤702开始，其中，选择了多个VCO中的一个的输出。多个VCO可被包括在与PLL集成的VCO的组中。然后，在步骤704，使用所选择的多个VCO中的一个的输出生成的PLL输出被路由至动态分频器电路，用于生成合成器输出。在一个实施例中，动态分频器电路被配置为基于所选择的多个VCO中的一个的输出与因子(1+1/M)的乘法运算来生成合成器输出，其中，M为变数。最后，在步骤706，所选择的多个VCO中的一个的输出还可被路由至第二合成器中的第二动态分频器电路，用于生成第二合成器输出。
[0064]本公开的另一个实施例可提供机器和/或计算机可读存储器和/或介质，在其上存储有具有可由机器和/或计算机执行的至少一个代码段的机器代码和/或计算机程序，从而使机器和/或计算机执行本文中所描述的步骤。
[0065]相关领域技术人员应认识到，本文中所描述的各种示例性的电路、块、模块、元件、部件和方法均可实施为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了说明硬件与软件的可互换性，上面已根据其功能的形式总体上描述了各种示例性块、模块、元件、部件和方法。无论这样的功能被实施为硬件还是软件取决于具体应用和强加于整个系统的设计约束。相关领域的技术人员可以针对每个具体应用以不同的方式实施所描述的功能。在没有背离本技术的范围的前提下，可以对各种部件和方框进行不同的布置(例如，以不同的顺序进行布置或者以不同的方式划分)。
[0066]通过回顾前述详细的公开内容，相关领域的技术人员显而易见的是本公开的这些和其它方面。虽然上文已描述了本公开的突出特征，但是相关领域的技术人员在阅读了本公开内容之后将明白的是，本公开中的原理可用于其它实施例且可以以各种方式来实践和执行，因此以上公开被容不应被视为排除那些其它实施例。此外，还应理解本文中所使用的措辞或术语是处于说明的目的而不应视为是限制性的。
【主权项】
1.一种合成器集成电路，包括: 锁相环路，所述锁相环路包括: 多个压控振荡器；以及 选择器，被配置为选择所述多个压控振荡器中的一个的输出，所述选择器进一步被配置为将所选择的输出提供至输出线路上；以及 动态分频器，耦接至所述输出线路，所述动态分频器被配置为接收在所述输出线路上的所选择的所述多个压控振荡器中的一个的输出，并且基于所选择的所述多个压控振荡器中的一个的输出与因子(1+1/M)的乘法运算生成合成器输出，其中，M为变数。2.根据权利要求1所述的合成器集成电路，其中，所述多个压控振荡器为SiGe压控振荡器。3.根据权利要求1所述的合成器集成电路，其中，M为整数。4.根据权利要求1所述的合成器集成电路，进一步包括输出端，所述输出端被配置为将所选择的所述多个压控振荡器中的一个的输出传输至第二合成器集成电路。5.根据权利要求1所述的合成器集成电路，进一步包括输入端，所述输入端被配置为接收所选择的第二合成器集成电路中的第二多个压控振荡器中的一个的输出，其中，所述输入端耦接至所述输出线路。6.根据权利要求1所述的合成器集成电路，其中，所述合成器输出为微波射频。7.一种方法，包括: 选择多个压控振荡器中的一个的输出，其中，所述多个压控振荡器被包括在与锁相环路集成的压控振荡器组中；以及 将所选择的所述多个压控振荡器中的一个的输出路由至动态分频器电路，所述动态分频器电路被配置为基于所选择的所述多个压控振荡器中的一个的输出与因子(1+1/M)的乘法运算来生成合成器输出，其中，M为变数。8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述多个压控振荡器为SiGe压控振荡器。9.根据权利要求7所述的方法，进一步包括将所选择的所述多个压控振荡器中的一个的输出路由至第二合成器。10.一种集成电路，包括: 锁相环路，所述锁相环路包括: 多个压控振荡器；以及 选择器，被配置为选择所述多个压控振荡器中的一个的输出。
【专利摘要】本公开涉及利用动态分频器用于生成宽频带本振频率的堆叠式合成器。提供了一种使用动态分频器用于生成宽频带本振频率(LO)的堆叠式合成器。锁相环路可包括：多个压控振荡器(VCO)；以及选择器，该选择器可被配置为选择多个电压控制振荡器中的一个的输出。可将所选择的多个VCO中的一个的输出提供给芯片上的动态分频器以及芯片外的动态分频器来用于共享LO。该动态分频器可被配置为基于所选择的多个VCO中的一个的输出与因子(1+1/M)的乘法运算来生成合成器输出，其中，M为变数。
【IPC分类】H03L7/18, H03L7/099
【公开号】CN104883185
【申请号】CN201510061358
【发明人】伊加尔·库什尼尔, 简宏铭, 陈威宏, 塞奥佐罗斯·沙尔瓦齐斯, 尹承焕, 简锦铭, 蒂尔达德·索拉提, 莫什·柯亨, 科比·斯图科维奇, 沙乌尔·克莱
【申请人】美国博通公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年2月5日
【公告号】EP2905903A1, US20150222281