CARACTERIZACIÓN DE SINTETIZADOR EN TIEMPO REAL.

La presente invención se refiere en general a sintetizadores de frecuencia. Más particularmente, la presente invención se refiere a sistemas y métodos para la caracterización de un sintetizador en tiempo real y la precolocación del sintetizador en una nueva frecuencia para reducir el tiempo de establecimiento. Antecedentes de la invención El uso de sintetizadores de frecuencia de salto rápido se conoce bien en la técnica para aplicaciones tales como transmisores y receptores de amplio espectro de salto de frecuencias (FHSS). En la mayoría de los transceptores, la fuente de frecuencia sintetizada (es decir el oscilador local (LO)) se utiliza para crear la señal de portador en el transmisor y para convertir disminuyendo la señal en el receptor. Las señales de oscilador local se generan normalmente utilizando un lazo de enganche de fase (PLL) acoplado a un oscilador de cristal que proporciona la referencia de frecuencia. El ancho de banda del lazo del PLL determina su tasa de establecimiento, así como parte de las propiedades de ruido de fase de la señal generada del oscilador local. El compromiso fundamental es que menores anchos de banda de lazo pueden proporcionar menor ruido de fase al rechazar mejor el ruido de fase de alta frecuencia del oscilador de PLL, pero con el coste de tiempos de establecimiento más largos. La patente de EE.UU. No. 5.461.344 describe un sintetizador de frecuencia en el que hay dos etapas para cargar un VCO. Durante la primera etapa, un primer filtro de lazo se conecta a un VCO para cargar y luego establecer la frecuencia de salida del VCO. Durante la segunda etapa, otro filtro de lazo se utiliza para cargar y luego establecer la frecuencia de salida del mismo VCO. Algunos sintetizadores de frecuencia dependen de un PLL programable para controlar un oscilador controlado por voltaje (VCO) que produce frecuencias de salida deseadas. Un sintetizador de frecuencia convencional, de tipo PLL no pre-colocado incluye un comparador de fases, un filtro de lazo, un VCO y un divisor de frecuencia, todos dispuestos en un lazo, y una fuente de frecuencia de referencia. Tal disposición se muestra en la FIG. 1, que también se describe en la patente de EE.UU. No. 4.511.858, publicada para Charavit et al. el 16 de abril de 1985. Según se describe en la misma, el sintetizador de frecuencia 7 incluye un oscilador controlado por voltaje (VCO) 1 para entregar una frecuencia de salida fN que depende del voltaje de control VN aplicado al mismo. La salida del VCO 1 se conecta a un circuito 2 divisor de frecuencia que entrega una señal de salida con la frecuencia fN/N aplicada al comparador de fases 3 al que también se aplica una frecuencia de referencia fref. El comparador de fases 3 entrega una señal cuyo componente medio es proporcional a la diferencia de fases existente entre las dos señales de entrada aplicadas al comparador de fases 3. Un filtro de paso bajo 4 se conecta a la salida del comparador 3 para quitar componentes de alta frecuencia del espectro de la señal de salida del comparador de fase. Por último, el amplificador opcional 5 se coloca entre el filtro 4 y el VCO 1 con el fin de proporcionar la ganancia de lazo y almacenar el lazo de control de fases del sintetizador 7. Dado que el tiempo de conmutación del sintetizador 7 es inversamente proporcional a la anchura de banda del lazo, el tiempo de conmutación se reduce preferiblemente aumentando la anchura de banda. Un método para aumentar el ancho de banda puede proporcionarse con el uso de pre-colocación de frecuencia, un ejemplo de lo mismo se muestra con el sintetizador de frecuencia 12 en la FIG. 2 (también descrita por Charavit et al.). El sintetizador de frecuencia 12 incluye el VCO 1, el circuito divisor 2 para dividir la frecuencia de salida fN que es controlada por el dispositivo de control 11, el comparador de fases 3 y el discriminador de frecuencias 6. El discriminador de frecuencia entrega un voltaje proporcional a la diferencia de frecuencias aplicadas como entradas al discriminador de frecuencias 6. Cuando las frecuencias comparadas son idénticas, el discriminador no entrega un voltaje de control. Más bien, el voltaje de control es entregado por el comparador de fases 3. Un amplificador sumador 7 recibe las señales del comparador 3 y el discriminador 6 y entrega una señal que es filtrada por el filtro de paso bajo 8. Para minimizar la desviación de frecuencia que ha de ser compensada por el lazo de control después de una conmutación de frecuencia, el generador 9 de voltaje de pre-colocación se añade al lazo de tal manera como para colocar el VCO 1 tan cercano como sea posible a la frecuencia que va a ser entregada en el momento de la conmutación de frecuencia. El dispositivo 11 de control de conmutación de frecuencia produce una acción a la vez en el circuito divisor 2 y en el generador de voltaje 9. El generador de voltaje 9 entrega un voltaje VNP que, combinado al sumar el circuito 10 con el voltaje VNE entregado por filtro 8, constituye el voltaje de control VN del VCO 1. 2   Las desventajas del sintetizador de frecuencia 12 son que no proporciona una gran precisión de colocación de la frecuencia de salida del sintetizador y no proporciona una alta tasa de estabilización (establecimiento) de la frecuencia de salida. Haciendo referencia a continuación a la FIG. 3, se muestra el sintetizador 80 de frecuencia pre-colocada descrito en la patente de EE.UU. Nº. 6.714.085, publicada el 30 de marzo de 2004 para Bruce Alan Fette. El sintetizador 80 incluye una fuente 12 de señal de frecuencia de referencia desde el que se suministra una señal de referencia 14 que oscila con una frecuencia de referencia. La fuente 12 de señal de frecuencia de referencia se acopla con un divisor 16 de frecuencia de referencia. El divisor de frecuencia 16 se configura para producir una señal dividida de referencia 18 que oscila con la frecuencia de referencia dividida por M La señal dividida de referencia 18 se acopla con una primera entrada del comparador de fases 20. Una salida del comparador de fases 20 proporciona una señal 22 de error de fases y se acopla con una entrada del filtro de lazo 24, que se configura para influir en el ancho de banda del lazo de enganche de fase (PLL) 26. Según se muestra, el filtro de lazo incluye el resistor 28 y el condensador 30 acoplado con la referencia de tierra 34. Una señal de control 32 impulsa una entrada del oscilador de frecuencia variable 36, cuya salida proporciona la señal 38 de salida del sintetizador. La señal 38 de salida del sintetizador impulsa al divisor de frecuencia 40, que se configura para dividir la frecuencia de la señal 38 de salida de sintetizador por N, produciendo una señal dividida 42 de salida de sintetizador. La señal dividida 42 de salida de sintetizador se proporciona a un comparador de fases 20. La señal de control 32 también impulsa el circuito de pre-colocación 44. El circuito de pre-colocación 44 hace que el sintetizador 80 salte a nuevas frecuencias y se asiente en estas nuevas frecuencias. Específicamente, la señal de control 32 es dirigida a una entrada del circuito 46 de grabación de estado de filtro. El circuito 46 de grabación de estado de filtro mide y registra los diversos estados exhibidos por el filtro 24 de lazo cuando el sintetizador 80 salta de frecuencia en frecuencia. El circuito 46 de grabación de estado de filtro incluye un circuito 48 de conversión analógico a digital (A/D) y una memoria de lectura/escritura 50. La salida del circuito 48 de conversión A/D también se acopla a una entrada del controlador 52, y una salida del controlador 52 se acopla a una entrada de dirección de la memoria 50. Una salida de datos de la memoria 50 sirve como la salida para el circuito 46 de grabación de estado de filtro y se acopla a una entrada del circuito de compensación 54. El circuito de compensación 54 tiene una salida acoplada a una entrada del circuito 56 de asignación de estado de filtro, y el circuito 56 de asignación de estado de filtro tiene una salida que impulsa la señal de control 32 de vez en cuando. Durante estos tiempos de impulsión, el circuito 56 de asignación de estado de filtro asigna estados al filtro 24 de lazo, que hace que el condensador 30 de filtro de lazo se cargue o descargue a niveles deseados de voltaje. El circuito 56 de asignación de estado de filtro incluye un multiplexor (MUX) 58. La salida del circuito de compensación se acopla a una entrada del multiplexor 58. Las salidas del controlador 52 también se acoplan al multiplexor 58. Una salida del multiplexor 58 se acopla a una entrada de un circuito de conversión 60 digital a analógico (D/A) y a una salida del circuito de conversión 60 de D/A se acopla al dispositivo de conmutación 62. El dispositivo de conmutación 62 también se acopla al filtro 24 de lazo, al oscilador de frecuencia variable 36, y al circuito 46 de grabación... [Seguir leyendo]

1. Un sintetizador de frecuencia (100) que tiene un lazo de enganche de fase (PLL) que comprende unos filtros primeros (140, 102, 104, 106 y 142) y segundos (140, 102, 108, 106 y 142) de lazo dispuestos en el PLL, cada filtro de lazo está adaptado para acoplarse selectivamente entre un comparador de fases y un oscilador controlado por voltaje (VCO), caracterizado por un circuito de caracterización (114), adaptado para acoplarse selectivamente al primer o segundo filtro de lazo (104, 108), y configurado para determinar un respectivo voltaje de filtro de lazo y proporcionar un respectivo valor de precarga para la pre-carga del primer o segundo filtro de lazo, en el que durante un primer período, el primer filtro de lazo (104) se acopla al circuito de caracterización para la determinación y el segundo filtro de lazo se acopla para la pre-carga, y durante un segundo período, el segundo filtro de lazo (108) se acopla al circuito de caracterización para la determinación y el primer filtro de lazo se acopla para la pre-carga, y el primer filtro de lazo se acopla entre el comparador de fases y el VCO para establecer el VCO en una primera frecuencia, después del segundo período de pre-carga del primer filtro de lazo (104), y el segundo filtro de lazo se acopla entre el comparador de fases y el VCO para establecer el VCO en una segunda frecuencia, después del primer período de pre-carga del segundo filtro de lazo (108). 2. El sintetizador de frecuencia (100) de la reivindicación 1, que incluye un controlador para acoplar selectivamente el primer o segundo filtro de lazo entre el comparador de fases y el VCO, y el controlador para acoplar selectivamente el respectivo valor de pre-carga al primer filtro de lazo o el segundo filtro de lazo. 3. El sintetizador de frecuencia (100) de la reivindicación 1, que incluye por lo menos un convertidor de digital a analógico (D/A), acoplado entre el circuito de caracterización y el primer o segundo filtro de lazo, para proporcionar el respectivo valor de pre-carga al primer o segundo filtro de lazo. 4. El sintetizador de frecuencia (100) de la reivindicación 1, que incluye un convertidor de analógico a digital (A/D), acoplado al circuito de caracterización, para proporcionar una representación digital de los respectivos voltajes de filtro primero y segundo de lazo en el PLL. 5. El sintetizador de frecuencia (100) de la reivindicación 4, en el que un procesador determina el respectivo valor de pre-carga basándose en los voltajes primero y segundo de filtro de lazo, y el procesador almacena el valor en una tabla de búsqueda (LUT). 6. El sintetizador de frecuencia (100) de la reivindicación 3, que incluye un comparador para comparar (a) un valor analógico que corresponde al respectivo voltaje de filtro de lazo en el primer filtro de lazo o el segundo filtro de lazo con (b) un valor analógico de una parte de una palabra formada por el convertidor de D/A durante un proceso de formación de una palabra entera que representa el respectivo voltaje del filtro de lazo. 7. El sintetizador de frecuencia (100) de la reivindicación 1, en el que los primeros y segundos períodos son períodos de tiempo sucesivos. 8. El sintetizador de frecuencia (100) de la reivindicación 1, que incluye un convertidor de aproximación sucesiva de A/D que tiene un registro de aproximación sucesiva (SAR) para formar la palabra digital del respectivo voltaje de filtro de lazo, y un convertidor D/A para formar el respectivo valor de precarga. 9     11   12   13