H - Electricity – 03 – L
Patent
H - Electricity
03
L
H03L 7/16 (2006.01) H03B 21/02 (2006.01) H03B 21/04 (2006.01)
Patent
CA 2381094
A single loop PLL frequency synthesizer, suitable for frequency applications in the MHz and GHz range, operates at high comparison frequencies (on the order of 100 MHz and higher), with excellent phase noise performance, but allows for small frequency steps (on the order of 10 kHz or less), and is suitable for integration within Application Specific Integrated circuits (ASICs). The basic principle of operation of the Rational Frequency Synthesizer is that the output frequency and the reference clock frequency always have a rational relationship (i.e. the ratio of the two frequencies can always be represented as a ratio of two integer numbers). This ratio can always be expanded into various expressions of equivalent fraction expansions. The equivalent fractions take the form of a series of divided, added or subtracted terms, each term itself being a rational number. For each synthesized frequency, the computation of expansion terms yields specific, different values of the terms, with possibly multiple solutions. The realization in hardware of the computed fraction expansion terms is achieved by the means of a specific combination of frequency division and frequency translation (or freqeuncy conversion) of the reference clock frequency and/or of the oscillator frequency. The above is accomplished through multiple consecutive up or down conversions of these frequencies, using single sideband (SSB) mixers, where either the upper sideband (USB), or the lower sideband (LSB) can be selected by the frequency control means in combination with programmable frequency dividers or counters. The converted and/or divided frequencies are compared in a phase detector, followed by a loop filter in a closed loop manner that provides phase locking of the oscillator. The realization in hardware of the above functions is accomplished by using bi- level (digital) circuits in combination with analog circuits. All necessary frequency control algorithms, instructions, design parameters and values are stored in non-volatile memory, and are used by an on-board controller or micro- processor to generate frequency control signals for the synthesizer's hardware.
Un synthétiseur de fréquences asservi en phase, à boucle unique, convenant à des applications fréquentielles dans la plage du MHz et du GHz, fonctionne à des fréquences de comparaison élevées (de l'ordre de 100 MHz et plus), avec d'excellentes performances de bruit de phase, mais permet également des étapes à basse fréquence (de l'ordre de 10 kHz ou moins), et convient à l'intégration au sein de circuits intégrés spécifiques (ASIC). Le fonctionnement du synthétiseur de fréquences rationnel repose sur un principe de base qui se caractérise en ce que la fréquence de sortie et la fréquence d'horloge de référence ont toujours une relation rationnelle (c.a.d. que le rapport entre les deux fréquences peut toujours être représenté comme le rapport entre deux entiers). Ledit rapport peut toujours être étendu sous forme de diverses expressions de développements de fractions équivalentes. Les fractions équivalentes se présentent sous la forme de séries de termes divisés, ajoutés ou soustraits, chaque terme étant un nombre rationnel. Pour chaque fréquence synthétisée, le calcul des termes de développement permet la production de différentes valeurs spécifiques des termes, avec éventuellement des solutions multiples. La réalisation dans le matériel de termes de développement de fractions calculées s'effectue au moyen d'une combinaison spécifique de division de fréquence et de translation de fréquences (ou de conversion de fréquences) de la fréquence d'horloge de référence et/ou de la fréquence de l'oscillateur. Pour ce faire, des conversions par élévation ou abaissement multiples desdites fréquences sont assurées, au moyen de mélangeurs à bande latérale unique (SSB), la bande latérale supérieure (USB) ou la bande latérale inférieure (LSB) pouvant être sélectionnée par le moyen de commande de fréquence conjointement avec des diviseurs ou compteurs de fréquences programmables. Les fréquences converties et/ou divisées sont comparées dans un détecteur de phase, puis par un filtre à boucle en boucle fermée permettant le verrouillage de phase de l'oscillateur. La réalisation dans le matériel des fonctions susmentionnées s'effectue au moyen de circuits (numériques) à deux niveaux conjointement avec des circuits analogiques. Tous les algorithmes nécessaires de commande de fréquence, d'instructions, de paramètres de conception et de valeurs sont mémorisés dans une mémoire rémanente et sont utilisés par un régisseur ou un microprocesseur embarqué pour la génération de signaux de commande de fréquence pour le matériel du synthétiseur.
Ashkenasi Max
Petrovic Branislav A.
Broadband Innovations Inc.
General Instrument Corporation
Ridout & Maybee Llp
LandOfFree
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