用于60GHZ无线通信的21结构40MHZ晶振频率综合器.pdf

1、(10)申请公布号 CN 102611439 A (43)申请公布日 2012.07.25 C N 1 0 2 6 1 1 4 3 9 A *CN102611439A* (21)申请号 201110028094.X (22)申请日 2011.01.24 H03L 7/08(2006.01) H03L 7/18(2006.01) (71)申请人中国科学院微电子研究所 地址 100029 北京市朝阳区北土城西路3号 申请人新加坡资讯通信研究院 (72)发明人李志强 张海英 彭晓明 陈宝善 朱标荣 (74)专利代理机构中科专利商标代理有限责任 公司 11021 代理人周国城 (54) 发明名称 用于

2、60GHz无线通信的2:1结构40MHz晶振 频率综合器 (57) 摘要 本发明公开了一种用于60GHz无线通信的 21结构40MHz晶振频率综合器，该频率综合器 采用基于整数分频的锁相环结构，该基于整数分 频的锁相环结构采用的是40MHz的晶振频率作为 鉴频鉴相器PFD的参考频率，分频比通过一个除 64至127多模分频器来控制，多模分频器的分频 比由2 6 +2 5 P 5 +2 4 P 4 +2 3 P 3 +2 2 P 2 +2P 1 +P 0 决定，通过改变 P 0 至P 5 的高低电平能够实现64至127之间的所 有整数分频。利用本发明，设计出了适用于中国 的60GHz频谱规划的频率

3、综合器结构，使该频率 综合器可用于21比例的两次变频的收发机。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页 1/1页 2 1.一种用于60GHz无线通信的21结构40MHz晶振频率综合器，其特征在于，该频 率综合器采用基于整数分频的锁相环结构，该基于整数分频的锁相环结构采用的是40MHz 的晶振频率作为鉴频鉴相器PFD的参考频率，分频比通过一个除64至127多模分频器来控 制，多模分频器的分频比由2 6 +2 5 P 5 +2 4 P 4 +2 3 P 3 +2 2

4、P 2 +2P 1 +P 0 决定，通过改变P 0 至P 5 的高低电 平能够实现64至127之间的所有整数分频，其中P 0 至P 5 分别为cell1至cell6的控制电 平，控制电平为高时为1，控制电平为低是为0。 2.根据权利要求1所述的用于60GHz无线通信的21结构40MHz晶振频率综合 器，其特征在于，所述基于整数分频的锁相环结构包含依次连接成环路的鉴频鉴相器PFD、 电荷泵CP、低通滤波器LPF、压控振荡器VCO、除2分频器、除4分频器、除9分频器和除 111/112/113/115/116/117多模分频器，以及连接于鉴频鉴相器PFD的40MHz晶振除8分频 器。 3.根据权利

5、要求2所述的用于60GHz无线通信的21结构40MHz晶振频率综合器， 其特征在于，所述除111/112/113/115/116/117多模分频器由6级级连的除2或除3多模 分频器结构级连而成，通过改变P 0 至P 5 的高低电平产生64至127之间的所有整数分频。 4.根据权利要求3所述的用于60GHz无线通信的21结构40MHz晶振频率综合器， 其特征在于，所述通过改变P 0 至P 5 的高低电平产生64至127之间的所有整数分频，是通过 改变所述除111/112/113/115/116/117多模分频器的分频比，产生以下用于60GHz的本振 信号：39.96GHz、40.32GHz、40

6、.68GHz、41.4GHz、41.76GHz和42.12GHz。 5.根据权利要求4所述的用于60GHz无线通信的21结构40MHz晶振频率综合器， 其特征在于，当改变所述除111/112/113/115/116/117多模分频器的分频比时，由于输入 参考频率不变导致VCO输出不同频率的60GHz本振信号，在该多模分频器中实现以下频点 的本振信号：39.96GHz、40.32GHz、40.68GHz、41.4GHz、41.76GHz和42.12GHz。 6.根据权利要求4所述的用于60GHz无线通信的21结构40MHz晶振频率综合器， 其特征在于，在分频环路中通过除2分频器产生以下IQ正交信

7、号作为附属频率：19.98GHz、 20.16GHz、20.34GHz、20.7GHz、20.88GHz和21.06GHz，该附属频率能够直接用于60GHz收发 机的第二级本振。 7.根据权利要求1所述的用于60GHz无线通信的21结构40MHz晶振频率综合 器，其特征在于，通过n级级连的除2或除3分频器结构能够实现2 n 至2 n+1 -1之间的所 有整数分频，在该结构中取n6则实现64至127之间所有整数分频，从而产生所述除 111/112/113/115/116/117多模分频器。 权 利 要 求 书CN 102611439 A 1/3页 3 用于 60GHz 无线通信的 2:1 结构

8、40MHz 晶振频率综合器 技术领域 0001 本发明涉及高速短距离无线通信系统技术领域，尤其涉及一种用于60GHz无线通 信的21结构40MHz晶振频率综合器，应用于WPAN(Wireless Personal Area Network) 中的60GHz高速短距离无线通信系统，是60GHz无线射频收发机中的重要电路模块。 背景技术 0002 60GHz无线通信的优点是能够实现高达Gbps量级的传输速率，该技术将成为 超高速无线个域网的主流技术。目前NEC、三星、松下和LG等消费类电子厂商共同成立 了WirelessHD联盟来推动60GHz技术在无压缩高清视频传输中的应用，可见其巨大的市 场潜

9、力。目前国际上60GHz技术成为了学术界和工业界关注的焦点，国际固态电路会议 (InternationalSolid State Circuits Conference)每年开设专题收集60GHz技术相关的 论文，60GHz毫米波电路设计、测试等诸多方面的难点受到广泛关注。 0003 目前中国已经开放了59至64GHz频段作为60GHz技术使用频段，但是由于技术难 度较大，针对该频段的应用研究刚刚起步，还没有实现可用于21的收发机且适用于中国 的60GHz频谱规划的频率综合器结构。 发明内容 0004 (一)要解决的技术问题 0005 有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种用于60GHz无线通

10、信的21结构 40MHz晶振频率综合器，以设计出适用于中国的60GHz频谱规划的频率综合器结构，使该频 率综合器可用于21比例的两次变频的收发机。 0006 (二)技术方案 0007 为达到上述目的，本发明提供了一种用于60GHz无线通信的21结构40MHz晶 振频率综合器，该频率综合器采用基于整数分频的锁相环结构，该基于整数分频的锁相环 结构采用的是40MHz的晶振频率作为鉴频鉴相器PFD的参考频率，分频比通过一个除64至 127多模分频器来控制，多模分频器的分频比由2 6 +2 5 P 5 +2 4 P 4 +2 3 P 3 +2 2 P 2 +2P 1 +P 0 决定，通过改 变P 0

11、至P 5 的高低电平能够实现64至127之间的所有整数分频，其中P 0 至P 5 分别为cell1 至cell6的控制电平，控制电平为高时为1，控制电平为低是为0。 0008 上述方案中，所述基于整数分频的锁相环结构包含依次连接成环路的鉴频鉴相器 PFD、电荷泵CP、低通滤波器LPF、压控振荡器VCO、除2分频器、除4分频器、除9分频器和除 111/112/113/115/116/117多模分频器，以及连接于鉴频鉴相器PFD的40MHz晶振除8分频 器。 0009 上述方案中，所述除111/112/113/115/116/117多模分频器由6级级连的除2或 除3多模分频器结构级连而成，通过改变

12、P 0 至P 5 的高低电平产生64至127之间的所有整 数分频。 0010 上述方案中，所述通过改变P 0 至P 5 的高低电平产生64至127之间的所有整数 说 明 书CN 102611439 A 2/3页 4 分频，是通过改变所述除111/112/113/115/116/117多模分频器的分频比，产生以下用于 60GHz的本振信号：39.96GHz、40.32GHz、40.68GHz、41.4GHz、41.76GHz和42.12GHz。 0011 上述方案中，当改变所述除111/112/113/115/116/117多模分频器的分频比时， 由于输入参考频率不变导致VCO输出不同频率的60

13、GHz本振信号，在该多模分频器中实现 以下频点的本振信号：39.96GHz、40.32GHz、40.68GHz、41.4GHz、41.76GHz和42.12GHz。 0012 上述方案中，在分频环路中通过除2分频器产生以下IQ正交信号作为附属频率： 19.98GHz、20.16GHz、20.34GHz、20.7GHz、20.88GHz和21.06GHz，该附属频率能够直接用于 60GHz收发机的第二级本振。 0013 上述方案中，通过n级级连的除2或除3分频器结构能够实现2 n 至2 n+1 -1之间的 所有整数分频，在该结构中取n6则实现64至127之间所有整数分频，从而产生所述除 111/

14、112/113/115/116/117多模分频器。 0014 (三)有益效果 0015 从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果： 0016 1、利用本发明，由于产生的两组本振频率之和为中国频谱规划的59-64GHz内的6 个频点的本振信号，所以设计出了适用于中国的60GHz频谱规划的频率综合器结构，使该 频率综合器可用于21比例的两次变频的收发机。 0017 2、利用本发明，由于采用了常用的40MHz晶振，用整数分频结构的锁相环，所以降 低了频率合成器的成本和实现难度。 附图说明 0018 图1是本发明提供的用于60GHz无线通信的21结构40MHz晶振频率综合器的 结构示意图。 具体

15、 实施方式 0019 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照 附图，对本发明进一步详细说明。 0020 本发明提供的这种用于60GHz无线通信的21结构40MHz晶振频率综合 器，该频率综合器采用基于整数分频的锁相环结构，该基于整数分频的锁相环结构采用 的是40MHz的晶振频率，晶振频率经过除8后产生5MHz频率作为鉴频鉴相器PFD的 参考频率，分频比通过一个除64至127多模分频器来控制，多模分频器的分频比由 2 6 +2 5 P 5 +2 4 P 4 +2 3 P 3 +2 2 P 2 +2P 1 +P 0 决定，通过改变P 0 至P 5 的高低电平可以实

16、现64至127之间的 所有整数分频，其中P 0 至P 5 分别为cell1至cell6的控制电平，控制电平为高时为1，控制 电平为低是为0。 0021 如图1所示，图1是本发明提供的用于60GHz无线通信的21结构40MHz晶 振频率综合器的结构示意图，该频率综合器采用基于整数分频的锁相环结构，该基于整数 分频的锁相环结构包含依次连接成环路的鉴频鉴相器PFD、电荷泵CP、低通滤波器LPF、 压控振荡器VCO、除2分频器、除4分频器、除9分频器和除111/112/113/115/116/117 多模分频器，以及连接于鉴频鉴相器PFD的40MHz晶振除8分频器，其中所述除 111/112/113/

17、115/116/117多模分频器由6级级连的除2或除3结构级连而 成。所述除 说 明 书CN 102611439 A 3/3页 5 111/112/113/115/116/117多模分频器的分频比由2 6 +2 5 P 5 +2 4 P 4 +2 3 P 3 +2 2 P 2 +2P 1 +P 0 决定，通过 改变P 0 至P 5 的高低电平可以实现64至127之间的所有整数分频。以下各个频点分别由下 面的分频比来实现： 0022 39.96GHz2491115M P 5 1 P 4 0 P 3 1 P 2 1 P 1 1 P 0 1 0023 40.32GHz2491125M P 5 1 P

18、 4 1 P 3 0 P 2 0 P 1 0 P 0 0 0024 40.68GHz2491135M P 5 1 P 4 1 P 3 0 P 2 0 P 1 0 P 0 1 0025 41.4GHz2491155M P 5 1 P 4 1 P 3 0 P 2 0 P 1 1 P 0 1 0026 41.76GHz2491165M P 5 1 P 4 1 P 3 0 P 2 1 P 1 0 P 0 0 0027 42.12GHz2491175M P 5 1 P 4 1 P 3 0 P 2 1 P 1 0 P 0 1 0028 由此可见通过改变多模分频器的分频比可以产生60GHz的六个本振频率：

19、39.96GHz、40.32GHz、40.68GHz、41.4GHz、41.76GHz和42.12GHz。 0029 在环路中通过除2分频器可以产生以下几个附属频率：19.98GHz、20.16GHz、 20.34GHz、20.7GHz、20.88GHz和21.06GHz用于二次变频的60GHz收发机的第二级本振。 0030 以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详 细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡 在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保 护范围之内。 说 明 书CN 102611439 A 1/1页 6 图1 说 明 书 附 图CN 102611439 A