SINTETIZADOR DE FRECUENCIA Y DIVISOR DE FRECUENCIA POR D BASADO EN LA TOPOLOGÍA DE ENGANCHE POR INYECCIÓN.

Sintetizador de frecuencia y divisor de frecuencia por D basado en la topología de enganche por inyección.

El sintetizador comprende:

- un VCO (3), que proporciona una señal de salida con una frecuencia determinada (fVCO);

- un ILFD (4), con una entrada conectada a la salida del VCO (3), y que proporciona, en condiciones de enganche, una señal con una frecuencia de enganche fVCO/D, siendo D un entero; y

- un circuito de calibración de frecuencia (6) que genera y envía a unas entradas de control del VCO (3) y del ILFD (4) una o más señales de sintonización, para sintonizar, de manera simultánea, al VCO (3) a una curva de frecuencia determinada, y al ILFD (4) a una frecuencia de auto-resonancia determinada.

El divisor de frecuencia por D basado en la topología de enganche por inyección, o ILFD, está adaptado para su inclusión en el sintetizador de frecuencia.

Sintetizador de frecuencia y divisor de frecuencia por D basado en la topología de enganche por inyección Sector de la técnica La presente invención concierne, en un primer aspecto, a un sintetizador de frecuencia que incluye un VCO y un ILFD, y más particularmente a un sintetizador de frecuencia que proporciona una calibración de frecuencia, de ambos, el VCO y el ILFD, que garantiza que la frecuencia de salida del VCO, que es la frecuencia de entrada del ILFD, pueda ser siempre dividida adecuadamente por el ILFD.

Un segundo aspecto de la invención concierne a un divisor de frecuencia por D basado en la topología de enganche por inyección, o ILFD, adaptado para su inclusión en el sintetizador de frecuencia propuesto por el primer aspecto.

Estado de la técnica anterior

En general, la arquitectura basada en divisores ILFD resulta atractiva e interesante por varios motivos, principalmente por su bajo consumo de potencia y por su capacidad de alta velocidad. Por otra parte, el principal inconveniente viene dado por el limitado ancho de banda, que se refleja en un margen de enganche reducido si se compara con otras topologías de divisores de frecuencia, haciendo difícil su integración en un PLL para la conversión directa de un transductor operando a altas frecuencias, i.e. ondas milimétricas.

Por este motivo es indispensable maximizar el margen de enganche del ILFD si se quiere considerar la ventaja que supone una arquitectura con bajo consumo de potencia. Para aplicaciones de alta frecuencia, como WirelessHD, no funcionan otras topologías de divisores, ya que los requerimientos de altas velocidades suponen un impedimento en estos casos.

Para incrementar las posibilidades de mercado de las aplicaciones de alta frecuencia, como WirelessHD, son necesarios productos con un bajo coste de producción y un bajo consumo de potencia en el ámbito de la electrónica de consumo, lo que pone de relieve la necesidad de alternativas a las caras tecnologías existentes, como las que emplean Arsenio de Galio (GaAs) o Fosfito de Indium (InP) , que actualmente son ampliamente usadas en la fabricación de circuitos integrados monolíticos de microondas (MMIC) .

La tecnología CMOS resulta aún hoy muy atractiva desde una perspectiva de costes, pero las variaciones PVT para estos procesos, especialmente a altas frecuencias, como en la banda de ondas milimétricas, son altas y eso crea la necesidad de sistemas que garanticen una frecuencia de calibración para cubrir correctamente la banda de interés.

Por la patente US7804367 se conoce un sintetizador de frecuencia para su uso en un circuito integrado, que utiliza un VCO con un valor bajo de ganancia Kvco, y que tiene un tiempo corto de calibración automática de frecuencia, y es capaz de hacer frente, de manera automática, a cambios en el entorno, así como un método de calibración de frecuencia. El sintetizador de frecuencia incluye un divisor de referencia, un detector de fase, un divisor principal, un circuito de bomba de carga, un filtro en bucle, un primer interruptor, un segundo interruptor, un VCO, y un bloque de calibración automática de frecuencia. El método de calibración de frecuencia incluye una etapa de inicialización y unas etapas de ejecución de una serie de algoritmos.

El sintetizador propuesto por US7804367 realiza, de forma rápida y sencilla, una calibración de frecuencia en modo grueso usando la señal de referencia y una salida de un pre-escalador, lo que reduce el consumo de energía del sintetizador de frecuencia y las dimensiones del área donde se implementa el mismo. El sintetizador obtiene efectivamente un enganche de frecuencia en un corto período de tiempo, y utiliza el VCO con menos ruido. El sintetizador afronta de forma automática un cambio en las condiciones del entorno, evitando así el mal funcionamiento de un PLL causado por un cambio en la temperatura.

US7154348 describe un sintetizador de frecuencia que incluye un circuito de calibración de frecuencia adaptativo y un PLL, y que es capaz de trabajar en un modo de enganche de frecuencia y en un modo de enganche de fase. En el modo de enganche de frecuencia, el circuito de calibración de frecuencia adaptativo compara la frecuencia de una señal de entrada con la frecuencia de una señal de salida de un oscilador controlado por tensión del PLL y genera unos bits de control como resultado de la comparación. El oscilador controlado por tensión tiene una pluralidad de curvas características de funcionamiento y selecciona una de ellas en respuesta a los bits de control. En el modo de enganche de fase, el PLL controla una fase de salida del oscilador de voltaje controlado mediante una tensión de sintonización de la curva característica de operación seleccionada.

El sintetizador ajusta con precisión la fase del oscilador en un modo de enganche de fase cuando se determinan, en modo de frecuencia, los bits de control, reduciendo así y controlando con precisión el tiempo de configuración. El sintetizador puede lograr una pequeña ganancia para el oscilador y por lo tanto puede generar frecuencias precisas en una variedad de sistemas de transmisión y recepción RF, tales como GSM, GPRS, CDMA, CDMA de banda ancha y Bluetooth.

La patente EP1271788 propone un sintetizador de frecuencia para su uso en comunicaciones de radio para generar una señal de frecuencia estable, que incluye un circuito VCO con dos o más estados operacionales en cada uno de los cuales el circuito VCO es operable para proporcionar la activación de un PLL seleccionado, mediante unos medios de conmutación incluidos en el circuito VCO, de entre dos o más PLLs diferentes conectables al circuito VCO.

Explicación de la invención La presente invención concierne a un sintetizador de frecuencia, que comprende:

- un oscilador controlado por tensión, o VCO, que proporciona, por una salida, al menos una señal de salida con una frecuencia determinada fVCO; y

- un divisor de frecuencia por D basado en la topología de enganche por inyección, o ILFD, con una entrada conectada a dicha salida de dicho VCO, y que proporciona por una salida, en condiciones de enganche, una señal con una frecuencia de enganche fVCO/D, siendo D un entero.

A diferencia de los sintetizadores de frecuencia convencionales, en el propuesto por la invención, de manera característica, el VCO está previsto para trabajar según una pluralidad de curvas de frecuencia distintas, el ILFD está previsto para trabajar según una pluralidad de frecuencias de auto-resonancia distintas, y el sintetizador de frecuencia comprende un circuito de calibración de frecuencia previsto para generar y enviar a unas respectivas entradas de control de dichos VCO e ILFD al menos una señal de sintonización, para sintonizar, de manera simultánea, al VCO a una curva de frecuencia determinada, y al ILFD a una frecuencia de auto-resonancia determinada.

Para un ejemplo de realización, el circuito de calibración de frecuencia está previsto para enviarle a ambas entradas de control, la del VCO y la del ILFD, la misma señal de sintonización, la cual es, para una realización no limitativa, una señal digital en la forma de una palabra de n bits.

El sintetizador de frecuencia comprende un bus de n bits por el que enviar dicha palabra de n bits a las respectivas entradas de control del VCO y del ILFD, según un ejemplo de realización.

Para otro ejemplo de realización, el circuito de calibración de frecuencia está previsto para generar como mínimo dos señales de sintonización distintas y enviarle una a la entrada de control del VCO y la otra a la entrada de control del ILFD, señales de sintonización las cuales son, para una realización no limitativa, dos respectivas señales digitales, en la forma de una palabra de n bits y una palabra de m bits.

El sintetizador de frecuencia comprende, según un ejemplo de realización, un bus de n bits por el que enviar dicha palabra de n bits a la entrada de control del VCO y un bus de m bits por el que enviar dicha palabra de m bits a la entrada de control del ILFD.

El circuito de calibración de frecuencia es apto para variar el valor de dicha o dichas señales de sintonización, dentro de un rango de valores correspondiente a un rango de frecuencias de trabajo del VCO y del ILFD, con el fin de hacerlos trabajar en unas u otras frecuencias de operación.

Según un ejemplo de realización, el circuito de calibración está dispuesto para recibir, respectivamente, a través de una primera y una segunda entradas, una señal con una frecuencia de referencia fREF, y la señal de salida de dicho ILFD a dicha frecuencia de enganche fVCO/D o tras dividirse por al menos otro divisor de frecuencia adicional, estando el circuito de calibración...

1. Sintetizador de frecuencia, del tipo que comprende:

- un oscilador controlado por tensión, o VCO (3) , que proporciona, por una salida, al menos una señal de salida con una frecuencia determinada (fVCO) ; y

- un divisor de frecuencia por D basado en la topología de enganche por inyección, o ILFD (4) , con una entrada conectada a dicha salida de dicho VCO (3) , y que proporciona por una salida, en condiciones de enganche, una señal con una frecuencia de enganche fVCO/D, siendo D un entero;

estando dicho sintetizador de frecuencia caracterizado porque dicho VCO (3) está previsto para trabajar según una pluralidad de curvas de frecuencia distintas, dicho ILFD (4) está previsto para trabajar según una pluralidad de frecuencias de auto-resonancia distintas, y porque el sintetizador de frecuencia comprende un circuito de calibración de frecuencia (6) previsto para generar y enviar a unas respectivas entradas de control de dichos VCO (3) e ILFD (4) al menos una señal de sintonización, para sintonizar, de manera simultánea, al VCO (3) a una curva de frecuencia determinada, y al ILFD (4) a una frecuencia de auto-resonancia determinada.

2. Sintetizador de frecuencia según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho circuito de calibración de frecuencia (6) está previsto para enviarle a ambas entradas de control, la del VCO (3) y la del ILFD (4) , la misma señal de sintonización.

3. Sintetizador de frecuencia según la reivindicación 2, caracterizado porque dicha señal de sintonización generada por dicho circuito de calibración de frecuencia (6) es una señal digital, en la forma de una palabra de n bits.

4. Sintetizador de frecuencia según la reivindicación 3, caracterizado porque comprende un bus de n bits por el que enviar dicha palabra de n bits a las respectivas entradas de control del VCO (3) y del ILFD (4) .

5. Sintetizador de frecuencia según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho circuito de calibración de frecuencia (6) está previsto para generar al menos dos señales de sintonización distintas y enviarle una a la entrada de control del VCO (3) y la otra a la entrada de control del ILFD (4) .

6. Sintetizador de frecuencia según la reivindicación 5, caracterizado porque dichas dos señales de sintonización generadas por dicho circuito de calibración de frecuencia (6) son dos respectivas señales digitales, en la forma de una palabra de n bits y una palabra de m bits.

7. Sintetizador de frecuencia según la reivindicación 6, caracterizado porque comprende un bus de n bits por el que enviar dicha palabra de n bits a la entrada de control del VCO (3) y un bus de m bits por el que enviar dicha palabra de m bits a la entrada de control del ILFD (4) .

8. Sintetizador de frecuencia según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el circuito de calibración de frecuencia (6) es apto para variar el valor de dicha o dichas señales de sintonización, dentro de un rango de valores correspondiente a un rango de frecuencias de trabajo del VCO (3) y del ILFD (4) .

9. Sintetizador de frecuencia según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho circuito de calibración de frecuencia (6) está dispuesto para recibir, respectivamente, a través de una primera y una segunda entradas, una señal con una frecuencia de referencia fREF, y la señal de salida de dicho ILFD (4) a dicha frecuencia de enganche fVCO/D o tras dividirse por al menos otro divisor de frecuencia adicional, estando el circuito de calibración de frecuencia (6) previsto para comparar las señales recibidas por sus dos entradas y para generar dicha o dichas señales de sintonización como resultado de dicha comparación.

10. Sintetizador de frecuencia según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque que está formado por un lazo de seguimiento de fase, o PLL.

11. Sintetizador de frecuencia según la reivindicación 10 cuando depende de la 9, caracterizado porque comprende una cadena divisora de frecuencias (5) , que incluye a dicho divisor de frecuencia adicional, con una entrada conectada a dicha salida del ILFD (4) y una salida por la que proporciona una señal de salida con una frecuencia más baja que dicha frecuencia de enganche fVCO/D a al menos dicha segunda entrada del circuito de calibración de frecuencia (6) .

12. Sintetizador de frecuencia según la reivindicación 11, caracterizado porque comprende un detector de fase-frecuencia (1) dispuesto para recibir, respectivamente, a través de una primera y una segunda entradas, dicha señal con una frecuencia de referencia fREF, y dicha señal de salida de dicha cadena divisora de frecuencias (5) , estando dicho detector de fase-frecuencia (1) previsto para comparar las señales recibidas por sus dos entradas y para generar, por una salida, una señal de error, en función del resultado de dicha comparación.

13. Sintetizador de frecuencia según la reivindicación 12, caracterizado porque comprende un filtro paso bajo (2) con una entrada conectada a dicha salida del detector de fase-frecuencia (1) y una salida conectada a la entrada del VCO (3) , para eliminar las componentes a altas frecuencias de la salida del detector de fase-frecuencia (1) , proporcionando por su salida una señal continua para colaborar en el control de la frecuencia del VCO (3) .

14. Sintetizador de frecuencia según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el VCO (3) y el ILFD (4) están basados en tanques LC, o inductor-condensador, donde al menos parte de los condensadores de dichos tanques LC son de capacidad variable, o varactores, estando al menos parte de sus entradas de ajuste conectadas a dichas entradas de control del VCO (3) y del ILFD (4) .

15. Sintetizador de frecuencia según la reivindicación 14 cuando depende de la 13, caracterizado porque uno de dichos varactores del VCO (3) tiene su entrada de ajuste conectada a dicha salida del filtro paso bajo (2) y está previsto para ajustar su capacidad en función del valor de dicha señal continua proporcionada por el filtro paso bajo (1) .

16. Sintetizador de frecuencia según la reivindicación 14 cuando depende de la 4 o de la 7, caracterizado porque los varactores del VCO (3) y los del ILFD (4) están agrupados, respectivamente, formando conjuntos de varactores escalados binariamente, y dispuestos de manera que cada conjunto es controlado por al menos un bit de la palabra de n ó m bits recibida, para variar la capacidad total de manera escalada binariamente.

17. Sintetizador de frecuencia según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque está previsto para trabajar en al menos una de las siguientes frecuencias de aplicación: mm-W, WirelessHD, según IEEE 802.15.3c, y banda V.

18. Sintetizador de frecuencia según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el circuito de calibración (6) está previsto para sintonizar al VCO (3) y al ILFD (4) de manera que las curvas de frecuencia mínima y máxima a las que se sintoniza el VCO (3) corresponda, simultáneamente, a las frecuencias de auto-resonancia mínima y máxima de sintonización del ILFD (4) .

19. Sintetizador de frecuencia según la reivindicación 14, caracterizado porque el circuito de calibración (6) está previsto para generar y enviar dicha o dichas señales de sintonización al VCO (3) y al ILFD (4) d manera que las curvas de capacitancia mínima y máxima del tanque LC del VCO (3) correspondan, simultáneamente, a las curvas de capacitancia mínima y máxima del tanque LC del ILFD (4) .

20. Divisor de frecuencia por D basado en la topología de enganche por inyección, o ILFD, caracterizado porque está previsto para su inclusión en el sintetizador de frecuencia según una cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 19.