專(zhuān)利名稱(chēng)：用于開(kāi)關(guān)式電源的噪聲處理技術(shù)的制作方法
相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本申請(qǐng)涉及美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?8/956,947，由Ronald D.Boesch和Christopher Koszarsky在1998年10月23日提交，1999年4月29日公開(kāi)，公開(kāi)號(hào)為WO9921282。
背景技術(shù)：
本發(fā)明總體上涉及使用開(kāi)關(guān)式電源的電子設(shè)備。更具體而言，本發(fā)明涉及用于開(kāi)關(guān)式電壓饋送的噪聲管理技術(shù)。
近年來(lái)，諸如蜂窩無(wú)線電話的電池供電電子設(shè)備趨于使用多個(gè)工作電壓。為滿足降低成本、半導(dǎo)體加工改良、物理尺寸限制和功耗限制的需要，現(xiàn)代數(shù)字邏輯電路使用更低的工作電壓。結(jié)果是，三到五年前工作電壓為5V或更高的電路目前必須工作在低于2V的電壓。甚而，當(dāng)前進(jìn)入市場(chǎng)的數(shù)字邏輯電路需要1.8V工作電壓，下一代將低至1.5V。
與這種電源電壓變低的趨勢(shì)一致，在電子設(shè)備中使用的電池組的標(biāo)稱(chēng)電壓也趨于下降。前一代蜂窩電話使用標(biāo)稱(chēng)電壓為6.5V的5單元電池組。在將來(lái)的產(chǎn)品中，預(yù)期1到3單元電池組標(biāo)稱(chēng)電壓為3.6V。
但是，在許多電子設(shè)備中，一些功能模塊使用低電壓難以實(shí)現(xiàn)，需要的工作環(huán)境與電池和電源電壓更低的趨勢(shì)背道而馳。例如，在蜂窩電話中，象功率放大器和合成器這樣的功能模塊仍然需要一個(gè)相對(duì)高的電源電壓，如5V。對(duì)數(shù)字邏輯電路而言，電源轉(zhuǎn)換和供電可能需要將3.6V標(biāo)稱(chēng)電池電壓下降到所要求的1.5V。因此，這些電子設(shè)備中包含一個(gè)直流-直流變換器，其唯一目的是為這些功能模塊以一種節(jié)省功率的方式提供升高或降低的電壓。除了感應(yīng)開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換器以外，這種直流-直流變換器還包括電容電荷泵。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中使用開(kāi)關(guān)式電源的電子設(shè)備100的框圖。電子設(shè)備100包括電池102，開(kāi)關(guān)激勵(lì)源104，直流-直流變換器106和工作電路，工作電路在圖1的實(shí)施方案中指收發(fā)器電路108。在如圖所示的實(shí)施方案中，電子設(shè)備100構(gòu)成象蜂窩或個(gè)人通信系統(tǒng)(PCS)電話之類(lèi)的無(wú)線電話的一部分。
電池102是逐漸消耗的能量源，可以再充電，并提供基本穩(wěn)定的預(yù)定電壓值，例如3.6V的輸出電壓。開(kāi)關(guān)激勵(lì)源104提供一個(gè)開(kāi)關(guān)信號(hào)，例如以預(yù)定頻率產(chǎn)生的方波，在圖1中標(biāo)識(shí)為Fswitch。直流-直流變換器106接收來(lái)自電池102的電池電壓和開(kāi)關(guān)激勵(lì)源104的開(kāi)關(guān)信號(hào)，并產(chǎn)生輸出電壓，在圖1中標(biāo)識(shí)為Voutput。此輸出電壓可以從電池的電壓值逐步提高或降低。輸出電壓提供給收發(fā)器電路108，作為收發(fā)信機(jī)電路108的工作電壓。直流-直流變換器106可以產(chǎn)生除Voutput之外的其它輸出電壓。
用于開(kāi)關(guān)式電源的直流-直流變換器實(shí)現(xiàn)是有效的，但存在一些缺點(diǎn)。最顯著的缺點(diǎn)是由直流-直流變換器開(kāi)關(guān)操作而產(chǎn)生的噪聲量。由直流-直流變換器106所產(chǎn)生的頻譜噪聲很顯然位于開(kāi)關(guān)頻率及其諧波頻率處。因此，在如圖1的實(shí)施方案中，由開(kāi)關(guān)式電壓饋送產(chǎn)生的噪聲如方程式1。
Fnoise＝m.Fswitch(1)在方程式(1)中，m是任意整數(shù)，F(xiàn)switch是開(kāi)關(guān)激勵(lì)源104應(yīng)用于直流-直流變換器106的頻率。在頻率域，此噪聲頻譜示于圖2。在圖2中，可以看出噪聲頻譜在相應(yīng)于噪聲信號(hào)諧波頻率處包含許多尖峰信號(hào)。對(duì)每個(gè)整數(shù)m產(chǎn)生一個(gè)諧波，每個(gè)諧波之間頻率間隔為Fswitch。
圖2所示的開(kāi)關(guān)噪聲將影響內(nèi)含開(kāi)關(guān)式電壓饋送的任何電子設(shè)備。然而，開(kāi)關(guān)噪聲的影響在象蜂窩電話這樣的電子設(shè)備中更為明顯，其中高靈敏度的接收機(jī)電路必須工作在與開(kāi)關(guān)式電壓饋送相同的環(huán)境中。例如，在一種應(yīng)用中，蜂窩電話中使用開(kāi)關(guān)頻率Fswitch為540kHz的開(kāi)關(guān)式電壓饋送。便攜式電話在接收頻帶為869.04MHz到893.97MHz，頻道間隔為30kHz的無(wú)線電話系統(tǒng)中工作。電源將產(chǎn)生如方程式(2)的噪聲分量。
Fnoise＝m.540kHz (2)可是，對(duì)于1610到1655之間的m值，開(kāi)關(guān)噪聲的頻譜分量落在接收頻帶中，可能干擾接收器的總體運(yùn)行。同樣，便攜式電話工作于與接收頻帶不同的發(fā)送頻帶時(shí)，與方程式(2)中預(yù)定的m值對(duì)應(yīng)的某些諧波可能導(dǎo)致發(fā)送機(jī)中的亂真信號(hào)響應(yīng)。
此外，本地產(chǎn)生的開(kāi)關(guān)激勵(lì)源通常不能控制，而且在蜂窩電話的工作和環(huán)境條件下很可能有所變化。在某些情形下，能夠變化多達(dá)+/-5％。這意味著圖1所示電子設(shè)備100中發(fā)生噪聲的更精確定義示于方程式(3)。
Fnoise＝m.{540-5％，540+5％}(3)在以前的電子設(shè)備中，由開(kāi)關(guān)式電源產(chǎn)生的開(kāi)關(guān)噪聲已經(jīng)通過(guò)去耦工作電路從噪聲信號(hào)中抑制。例如，在印刷電路板上加入電容以旁路對(duì)地電位的感應(yīng)噪聲信號(hào)。對(duì)于無(wú)線電噪聲信號(hào)，在無(wú)線電話的接收器和送話器部分周?chē)尤肓私饘倨帘巍?br> 這些先前技術(shù)僅成功地降低了噪聲，并不能消除噪聲。此外還加大了如無(wú)線電話之類(lèi)的含開(kāi)關(guān)式電源電子設(shè)備的尺寸和開(kāi)銷(xiāo)，并不能保證解決問(wèn)題。金屬屏蔽，電容和其它部件都需要在印刷電路板上占據(jù)位置并較大地增加了成品的成本。因此，需要一種調(diào)節(jié)使用開(kāi)關(guān)式電源的電子設(shè)備中的噪聲的改進(jìn)的方法和裝置。
發(fā)明概述根據(jù)本發(fā)明，一種用于調(diào)節(jié)電子設(shè)備中噪聲的方法和裝置包含控制，而不只是抑制設(shè)備中的噪聲。尤其是以一個(gè)或多個(gè)噪聲頻率產(chǎn)生的噪聲信號(hào)從所關(guān)心頻帶中移出。這通過(guò)將噪聲信號(hào)的頻率移動(dòng)到所關(guān)心頻帶外的一個(gè)或多個(gè)頻率處。從而在無(wú)線電話中，所產(chǎn)生噪聲信號(hào)的頻率移到無(wú)線電話指定接收頻帶或發(fā)送頻帶的上方或下方。此外，基本上噪聲信號(hào)的所有諧波也被移出，以確保所關(guān)心頻帶內(nèi)的噪聲最小。
對(duì)優(yōu)選實(shí)施方案的前述討論僅作為介紹給出。在這一部分對(duì)后述定義本發(fā)明范圍的權(quán)利要求絕無(wú)限制。
附圖簡(jiǎn)述圖1是現(xiàn)有技術(shù)中使用開(kāi)關(guān)式電源的電子設(shè)備框圖；圖2示出一個(gè)開(kāi)關(guān)式電源的噪聲頻譜；圖3是在無(wú)線電話系統(tǒng)中工作的無(wú)線電話的框圖；圖4是圖3中無(wú)線電話一部分的框圖，且圖5是圖3中無(wú)線電話一部分的第二種實(shí)施方案的框圖。
圖3是一個(gè)無(wú)線電話系統(tǒng)300的框圖，該無(wú)線電話系統(tǒng)包括一個(gè)移動(dòng)臺(tái)或無(wú)線電話302和一個(gè)基站304。圖示實(shí)施方案中的基站304是系統(tǒng)300中為與基站304周?chē)_定區(qū)域內(nèi)的象無(wú)線電話300這樣的移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行無(wú)線通信而配置的大量基站之一。這種系統(tǒng)的例子除了有固定和干線無(wú)線系統(tǒng)外，還包括蜂窩和個(gè)人通信系統(tǒng)。一個(gè)特定的例子是遵從J-STD-009，基于移動(dòng)臺(tái)最小性能1900MHz標(biāo)準(zhǔn)PCS IS-136和J-STD-010，PCS IS-136基站最小性能1900MHz標(biāo)準(zhǔn)(“IS-136”)的北美數(shù)字蜂窩業(yè)務(wù)?；?04與無(wú)線電話302進(jìn)行無(wú)線電頻率(RF)信號(hào)的通信，以與無(wú)線電話302傳送典型的是語(yǔ)音和其它數(shù)據(jù)的通信數(shù)據(jù)。
無(wú)線電話302包括天線306，收發(fā)器電路308，控制器310，存儲(chǔ)器312，時(shí)鐘電路314，電源控制電路316和用戶(hù)接口318。收發(fā)器電路308包括接收器320，發(fā)射器322，合成器324和振蕩器326。為接收來(lái)自基站304的無(wú)線電頻率信號(hào)，在天線306檢測(cè)該信號(hào)并在接收器320中通過(guò)對(duì)收到的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)制以轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)送到控制器310用于進(jìn)一步處理。為了將語(yǔ)音和其它數(shù)據(jù)從無(wú)線電話302傳輸?shù)交?04，從控制器310傳送數(shù)據(jù)到發(fā)射器322。發(fā)射器用由合成器324提供的載波信號(hào)進(jìn)行調(diào)制。已調(diào)制載波送至天線306，用于將無(wú)線電信號(hào)傳輸至基站304。
前述的合成器為接收器320和發(fā)射器322提供一個(gè)載波信號(hào)，用于無(wú)線電信號(hào)的調(diào)制和解調(diào)。通過(guò)改變此載波信號(hào)的頻率，接收器320和發(fā)射器322可以調(diào)諧到系統(tǒng)300中所需要的不同信道。合成器324可以以任何傳統(tǒng)的方式進(jìn)行配置，例如，使用一個(gè)鎖相環(huán)(PLL)。振蕩器326優(yōu)選采用溫度補(bǔ)償晶體振蕩器(TXCO)，在包括濕度和老化在內(nèi)的所有環(huán)境及工作條件下穩(wěn)定度在+/-2.5ppm內(nèi)?？梢杂萌魏纹渌叻€(wěn)定度的開(kāi)關(guān)信號(hào)源代替。
控制器310控制無(wú)線電話302的操作?？刂破?10的優(yōu)選實(shí)施是采用微控制器、微處理器或其它數(shù)字邏輯裝置。如此，控制器310結(jié)合存儲(chǔ)器312中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)和指令操作。無(wú)線電話內(nèi)操作的定時(shí)根據(jù)時(shí)鐘電路314提供的時(shí)鐘信號(hào)來(lái)控制。電源控制電路316優(yōu)選包括電池或其它消耗能量的存儲(chǔ)裝置，直流-直流變換器和其它相關(guān)電路，構(gòu)成一個(gè)開(kāi)關(guān)式電源。電源控制電路316提供無(wú)線電話302其它電路所需的工作電壓。對(duì)于數(shù)字邏輯電路，例如控制器310，工作電壓可能大約為，例如1.5或1.8V。對(duì)于其它電路，例如收發(fā)器電路308，工作電壓可能為5V或更高。用戶(hù)接口318提供無(wú)線電話302的用戶(hù)控制。在一種實(shí)施方案中，用戶(hù)接口318包括鍵盤(pán)、顯示器、麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器。
圖4是一個(gè)根據(jù)本實(shí)施方案，在圖3的無(wú)線電話300中一部分400的框圖。在圖4中，無(wú)線電話的一部分400包括收發(fā)器電路308、電池402、直流-直流變換器404和溫度補(bǔ)償晶體振蕩器(TCXO)406。正如前面有關(guān)圖3的部分所述，收發(fā)器電路308提供與遠(yuǎn)地?zé)o線電設(shè)備，例如一個(gè)蜂窩或PCS無(wú)線電話系統(tǒng)的基站的無(wú)線電頻率通信。電池402為無(wú)線電話的一部分400和無(wú)線電話300的其它電路提供工作電壓。
電池402在輸出410提供電池電壓。直流-直流變換器404根據(jù)電池電壓和從TCXO406接收的開(kāi)關(guān)信號(hào)，提供至少一個(gè)標(biāo)識(shí)為Voutput的輸出電壓。TCXO406優(yōu)選為在輸出412提供開(kāi)關(guān)信號(hào)的振蕩器，開(kāi)關(guān)信號(hào)在多種工作環(huán)境下保持非常穩(wěn)定的頻率。例如，在所有的環(huán)境和工作條件，包括工作電壓、溫度、濕度和老化，TCXO輸出信號(hào)最好穩(wěn)定在+/-2.5ppm內(nèi)。一種實(shí)施方案中，依照IS-136數(shù)字無(wú)線電話標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線電話302在工作時(shí)，TCXO406使用19.44MHz+/-2.5ppm的基準(zhǔn)頻率。
因此，在本發(fā)明的一種實(shí)施方案中，由振蕩器406提供的開(kāi)關(guān)信號(hào)既用作直流-直流變換器404的開(kāi)關(guān)激勵(lì)源，也提供振蕩信號(hào)供收發(fā)器電路308使用。收發(fā)器電路308用振蕩器信號(hào)對(duì)射頻信號(hào)進(jìn)行調(diào)制和解調(diào)。收發(fā)器308可能包括合成器或其它電路用于信道選擇。直流-直流變換器對(duì)開(kāi)關(guān)信號(hào)響應(yīng)，形成一個(gè)開(kāi)關(guān)式電源，為無(wú)線電話300的電路提供工作電壓。TCXO406構(gòu)成開(kāi)關(guān)激勵(lì)源，提供包括振蕩信號(hào)和開(kāi)關(guān)信號(hào)的高穩(wěn)定輸出信號(hào)。一個(gè)或多個(gè)移頻電路可能加在振蕩器信號(hào)或開(kāi)關(guān)信號(hào)的通路上，以根據(jù)接收這些信號(hào)的電路的需要改變其頻率。
TCXO的使用有益地提高了提供給直流-直流變換器的開(kāi)關(guān)激勵(lì)源的穩(wěn)定度，從而提高了提供給直流-直流變換器404的開(kāi)關(guān)信號(hào)的開(kāi)關(guān)頻率(Fswitch)的可預(yù)測(cè)性。這減少了由開(kāi)關(guān)信號(hào)產(chǎn)生噪聲的帶寬。進(jìn)而，這允許在傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)式電源中使用的振蕩器可被去除。
為提高圖4電路的可用性，可以如圖5中所示作出改變。圖5是圖3中無(wú)線電話302一部分500的框圖。與圖4中示出的實(shí)施方案類(lèi)似，無(wú)線電話的一部分500包括收發(fā)器電路308、電池402、直流-直流變換器404和TCXO406。此外，無(wú)線電話的一部分500還包括移頻電路502。電池402形成一個(gè)直流(DC)電源，為無(wú)線電話的一部分500和無(wú)線電話302的其它電路供電。TCXO406構(gòu)成開(kāi)關(guān)激勵(lì)源，在輸出412提供開(kāi)關(guān)信號(hào)。此開(kāi)關(guān)信號(hào)除了供給收發(fā)器電路308外，還提供給移頻電路502。在圖中沒(méi)有示出所有連接，這樣不致令圖示過(guò)于復(fù)雜。開(kāi)關(guān)信號(hào)的頻率是Fswitch。直流-直流變換器404產(chǎn)生輸出直流電壓，標(biāo)識(shí)為Voutput。收發(fā)器電路308對(duì)輸出的直流電壓響應(yīng)，形成工作電路以處理具有所關(guān)心頻帶內(nèi)一個(gè)信號(hào)頻率的信號(hào)。
在圖示實(shí)施方案中，移頻電路502包括乘法器504和除法器506。乘法器504作用是提高從TCXO406接收的開(kāi)關(guān)電路頻率。除法器506作用是下除或降低提供給直流-直流變換器404的信號(hào)頻率。優(yōu)選地，乘法器504和除法器506都是可編程的。也即，乘數(shù)(A)可以存儲(chǔ)在乘法器504中，以控制由乘法器504實(shí)現(xiàn)的相乘值。類(lèi)似地，除數(shù)(B)可以存儲(chǔ)在除法器506中，以控制由除法器506實(shí)現(xiàn)的頻率相除值。為此目的，移頻電路包括控制輸入510，用于接收時(shí)鐘信號(hào)、可編程數(shù)據(jù)值和選通脈沖信號(hào)。優(yōu)選地，這些同樣的信號(hào)也用來(lái)為收發(fā)器電路308提供可編程數(shù)據(jù)。在下面會(huì)討論到，當(dāng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在收發(fā)器電路用于控制收發(fā)器電路308調(diào)諧到的信道時(shí)，數(shù)據(jù)同樣也可以存儲(chǔ)在移頻電路502，用于控制由乘法器504和除法器506實(shí)現(xiàn)的頻率移動(dòng)。
乘法器504和除法器506有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)。除法器506降低提供給直流-直流變換器404的開(kāi)關(guān)激勵(lì)源頻率。這允許直流-直流變換器的設(shè)計(jì)可以遵循傳統(tǒng)。如前所述，傳統(tǒng)的直流-直流變換器需要一個(gè)通常頻率小于1MHz的開(kāi)關(guān)激勵(lì)源。因此，在圖示實(shí)施方案中由TCXO406提供的19.44MHz平穩(wěn)基準(zhǔn)源可以用于直流-直流變換器404，從而保持平穩(wěn)信號(hào)所帶來(lái)的好處。第二點(diǎn)，乘法器504和除法器506的組合提供控制參數(shù)，控制提供給直流-直流變換器404的開(kāi)關(guān)信號(hào)所產(chǎn)生的有害噪聲的頻率。開(kāi)關(guān)噪聲如方程式4所述。
Fnoise＝(A/B).m.Fswitch(4)因此，如果存在滿足方程式5的整數(shù)A和B，F(xiàn)noise≠(Frx) (5)隨后由開(kāi)關(guān)式電源產(chǎn)生的噪聲可以有效地移出頻譜區(qū)域，這樣就不會(huì)影響收發(fā)器電路308的靈敏度。
因此，可以選擇A和B的值使噪聲信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)頻率移出至所關(guān)心頻帶以外的一個(gè)或多個(gè)移動(dòng)頻率。對(duì)如圖所示實(shí)施方案中的收發(fā)器電路308和無(wú)線電話302，所關(guān)心頻帶包括由無(wú)線電話系統(tǒng)規(guī)定的接收頻帶和發(fā)送頻帶。例如，美國(guó)的蜂窩電話接收頻帶為869.04MHz到893.97MHz，信道間隔為30kHz。在噪聲信號(hào)已經(jīng)被移出指定的所關(guān)心頻帶后，可以處理所關(guān)心頻帶內(nèi)的信號(hào)。在此例中，所關(guān)心的頻道由無(wú)線電話系統(tǒng)定義。收發(fā)器電路308可以隨后接收或發(fā)送無(wú)線電信號(hào)，相對(duì)不受由無(wú)線電話302中開(kāi)關(guān)式電源產(chǎn)生噪聲的影響。在處理完信號(hào)后，頻率移動(dòng)可以改變或去除，這樣噪聲信號(hào)返回到原先噪聲頻率。噪聲頻率的這種移動(dòng)可以對(duì)逐個(gè)信道進(jìn)行。A和/或B的新值可以根據(jù)每個(gè)新的信道分配被載入。因此，提供給直流-直流變換器404的開(kāi)關(guān)頻率隨信道選擇而變化。
在進(jìn)一步改進(jìn)中，可以選擇A和B的值以使所需要的接收機(jī)頻率周?chē)念l率防護(hù)帶G不被由開(kāi)關(guān)式電源產(chǎn)生的噪聲占據(jù)。在這種情況下，控制方程為Fnoise≠(Frx±G/2) (6)象IS-136這樣的窄帶蜂窩系統(tǒng)中保守的接收機(jī)噪聲防護(hù)帶大約為+/-8頻道或480kHz?？梢赃x擇其它防護(hù)帶值，也可以選擇可變的防護(hù)帶值。
可以選擇任意合適的A和B值來(lái)分別控制乘法器504和除法器506。在絕大多數(shù)系統(tǒng)中，A在任何情況下都不能等于1。當(dāng)被保護(hù)的防護(hù)帶(Frx±G/2)包括基準(zhǔn)時(shí)鐘的諧波時(shí)，開(kāi)關(guān)頻率Fswitch不能從基準(zhǔn)時(shí)鐘頻率整除得到，例如在圖中的19.44MHz。在前述的蜂窩無(wú)線系統(tǒng)中，19.44MHz的45次諧波落在874.8MHz的接收頻帶(相應(yīng)于信道160)中。19.44MHz通過(guò)整除得到的任何開(kāi)關(guān)頻率將同樣產(chǎn)生874.8MHz處的諧波。
目標(biāo)是將噪聲保持在接收頻率Frx(也即所關(guān)心頻帶)周?chē)雷o(hù)帶的外面。即Fnoise＝(A/B).m.Fref≠(Frx±G/2)假設(shè)A＝1(即在基準(zhǔn)時(shí)鐘和開(kāi)關(guān)激勵(lì)源之間沒(méi)有乘法器)。此外，假定接收頻率是基準(zhǔn)頻率的諧波(整數(shù)倍)。于是
Frx＝n.Fref代到前一個(gè)方程中，(1/B).m.Fref≠(Fref±G/2n)或m≠nB.(1±G/(2n.Fref) (7)可是，由于n和B是整數(shù)，則nB是一個(gè)整數(shù)且違反了最后方程。但是，如果A不等于1，則m≠nB.(1±G/(2n.Fref))(8)可以選擇n，B和A的值以保證nB/A是一個(gè)非整數(shù)。在本例中，n等于45。由于此數(shù)是奇數(shù)，將B設(shè)置為奇數(shù)保證分子為奇數(shù)。將A設(shè)置為2保證nB/A為分?jǐn)?shù)。將A設(shè)置為3將無(wú)法工作，在本例中，nB/A等于45B/3＝15B，將是個(gè)整數(shù)。
防護(hù)帶帶寬值G決定開(kāi)關(guān)激勵(lì)源的最小頻率。對(duì)于開(kāi)關(guān)頻率Fswitch＜G，諧波噪聲不能保持在防護(hù)帶外。
Fnoise＝m.Fswitch≠(Frx±G/2) (9)m≠(Frx/Fswitch±G/(2.Fswitch))如果Fswitch小于G，則+/-G/(2Fswitch)大于0.5。這保證上述方程右式包含一個(gè)整數(shù)值。
在選擇乘法器和除法器的值及頻率值時(shí)，開(kāi)關(guān)頻率Fswitch和A的更大值允許更一致的開(kāi)關(guān)操作(即開(kāi)關(guān)激勵(lì)源頻率的更小變化)。如方程(10)所示，開(kāi)關(guān)頻率Fswitch(也是噪聲的基本頻率)等于基準(zhǔn)頻率Fref乘以A再除以B。
Fswitch＝(A/B).FrefFnoise＝m.Fswitch＝(A/B).m.Fref≠(Frx±G/2) 對(duì)于m≠(B.Frx/(A.Fred))±B.G/(2A.Fref)＝Frx/Fswitch±G/(2Fswitch) (10)對(duì)最后的方程作一些規(guī)定和考察。第一，如果Frx/Fswitch選擇為整數(shù)值之間時(shí)防護(hù)帶G為最大。也就是說(shuō)，如果2.(Frx/Fswitch)是一個(gè)奇數(shù)，在違反方程(10)的不等性之前，G/(2Fswitch)可能達(dá)到0.5。例如，考慮Frx/Fswitch＝1,124.1，防護(hù)帶G/(2A.Fswitch)＜0.1。如果Frx/Fswitch＝1,124.5，防護(hù)帶G/(2.Fswitch)＜0.5，對(duì)于同樣的系統(tǒng)參數(shù)G可以以因數(shù)5倍增加。但是，如果Frx/Fswitch＝1,124.9，則防護(hù)帶G/(2Fswitch)＜0.1。
第二，提高Fswitch使防護(hù)帶也以同樣的比例增加。例如，使Frx＝875.7MHz，F(xiàn)switch＝500kHz。則Frx/Fswitch＝1751.4且G/(2.500kHz)＜0.4。為實(shí)現(xiàn)不等式，G＜400kHz。Fswitch增加到1MHz，將不等式改變?yōu)镚/(2.1MHz)＜0.4。實(shí)現(xiàn)此新的不等式導(dǎo)致G＜800kHz。
第三，防護(hù)帶G的大小決定了開(kāi)關(guān)激勵(lì)源的最小頻率。如果G＞Fswitch，則G/(2.Fswitch)＞0.5。無(wú)論Frx和Fswitch如何違反方程式10的不等性，這保證了帶寬±G/(2Fswitch)等于整數(shù)。
第四，A值更大可提供在調(diào)整開(kāi)關(guān)頻率時(shí)更細(xì)的分辨率。例如如果A＝2，F(xiàn)switch＝Fref，2. Fref/3，F(xiàn)ref/2，…對(duì)B＝[2，3，4，……]如果A＝4，F(xiàn)switch＝Fref，4. Fref/5，2. Fref/3，4. Fref/7，F(xiàn)ref/2，…對(duì)B＝[4，5，6，7，8…]如前所述，可以看到本實(shí)施方案對(duì)于調(diào)節(jié)電子設(shè)備中使用開(kāi)關(guān)式電壓饋送時(shí)的噪聲問(wèn)題提供了一種改進(jìn)的方法和裝置。不只是抑制噪聲，實(shí)際通過(guò)將噪聲頻率移出所關(guān)心頻帶來(lái)對(duì)噪聲進(jìn)行管理。當(dāng)移頻進(jìn)行時(shí)，在所關(guān)心頻帶中進(jìn)行進(jìn)一步的信號(hào)處理不會(huì)受到噪聲引起的干擾。在這種方式下，以前所使用的試圖抑制噪聲的昂貴且效果甚微的大部件可以從電子設(shè)備的設(shè)計(jì)中去除。用相對(duì)簡(jiǎn)單的乘法器和除法器將噪聲頻率移動(dòng)來(lái)替換這些部件。
雖然本發(fā)明的特定實(shí)施方案已經(jīng)表明并描述，但也可以對(duì)其進(jìn)行修改。例如，在移頻電路可以用任何適合的數(shù)字邏輯電路或模擬電路，例如混合器來(lái)取代分開(kāi)的乘法器M除法器電路，用于調(diào)整噪聲信號(hào)的頻率。在隨后的權(quán)利要求中已包括這些改變和修改，這些都在發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種噪聲管理方法，包括在一個(gè)或多個(gè)噪聲頻率處產(chǎn)生噪聲信號(hào)；且將噪聲信號(hào)移出所關(guān)心頻帶。
2.如權(quán)利要求1的噪聲處理方法，其中移出噪聲信號(hào)包括將噪聲信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)頻率移至所關(guān)心頻帶外的一個(gè)或多個(gè)被移動(dòng)的頻率。
3.如權(quán)利要求1的噪聲處理方法，還包括在移出噪聲信號(hào)后，處理所關(guān)心頻帶內(nèi)的信號(hào)；并且隨后將噪聲信號(hào)返回一個(gè)或多個(gè)噪聲頻率。
4.如權(quán)利要求1的噪聲處理方法，還包括產(chǎn)生開(kāi)關(guān)信號(hào)；根據(jù)開(kāi)關(guān)信號(hào)和基準(zhǔn)電壓，產(chǎn)生輸出電壓；移出噪聲信號(hào)后，根據(jù)輸出電壓處理所關(guān)心頻帶中的信號(hào)；并且
5.一種噪聲管理方法包括處理所關(guān)心頻帶內(nèi)的信號(hào)；且當(dāng)處理信號(hào)時(shí)，將噪聲信號(hào)移至所關(guān)心頻帶外的一個(gè)或多個(gè)頻率。
6.如權(quán)利要求5的噪聲管理方法，還包括產(chǎn)生開(kāi)關(guān)信號(hào)時(shí)附屬產(chǎn)生噪聲信號(hào)，并且根據(jù)開(kāi)關(guān)信號(hào)和基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生輸出電壓。
7.一種電子裝置包括一個(gè)直流(DC)電源；一個(gè)開(kāi)關(guān)激勵(lì)源被配置以產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)噪聲頻率處的開(kāi)關(guān)信號(hào)；與開(kāi)關(guān)激勵(lì)源連接的移頻電路被配置到所關(guān)心頻帶外的開(kāi)關(guān)信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)噪聲頻率；一個(gè)與直流電源和移頻電路相連的直流-直流變換器，被配置以產(chǎn)生一個(gè)輸出直流電壓；且根據(jù)輸出直流電壓進(jìn)行工作的工作電路，用于處理具有所關(guān)心頻帶內(nèi)的一個(gè)信號(hào)頻率的信號(hào)。
8.如權(quán)利要求7的電子裝置，其中開(kāi)關(guān)激勵(lì)源包括振蕩器電路。
9.如權(quán)利要求8的電子裝置，其中開(kāi)關(guān)激勵(lì)源包括溫度補(bǔ)償晶體振蕩器。
10.如權(quán)利要求7的電子裝置，其中移頻電路包括一個(gè)頻率乘法器。
11.如權(quán)利要求10的電子裝置，其中移頻電路還包括一個(gè)分頻器。
12.如權(quán)利要求11的電子裝置，其中頻率乘法器和頻率除法器中的至少一個(gè)可被編程，用于選擇一個(gè)或多個(gè)已選定頻率。
13.如權(quán)利要求7的電子裝置，還包括一個(gè)控制電路，用于根據(jù)信號(hào)頻率選擇一個(gè)或多個(gè)已選定頻率。
14.一種無(wú)線電話包括電池；晶體振蕩器；連接到晶體振蕩器的移頻電路，并產(chǎn)生開(kāi)關(guān)信號(hào)，其具有所關(guān)心頻帶外的所選頻率；連接到電池和移頻電路的電壓變換器，產(chǎn)生工作電壓；且根據(jù)工作電壓工作的收發(fā)器電路，在所關(guān)心頻帶內(nèi)傳送無(wú)線電頻率(RF)信號(hào)。
15.如權(quán)利要求14的無(wú)線電話還包括連接到收發(fā)器的合成器，產(chǎn)生用于收發(fā)器電路中信道選擇的本地振蕩器信號(hào)，連接到合成器的移頻電路根據(jù)開(kāi)關(guān)信號(hào)產(chǎn)生本地振蕩器信號(hào)。
16.一種無(wú)線電設(shè)備包括對(duì)振蕩器信號(hào)響應(yīng)的收發(fā)器電路，用于調(diào)制和解調(diào)RF信號(hào)；對(duì)開(kāi)關(guān)信號(hào)響應(yīng)的開(kāi)關(guān)式電源，提供無(wú)線電話電路的工作電源；以及開(kāi)關(guān)激勵(lì)源，提供一個(gè)或多個(gè)高穩(wěn)定度輸出信號(hào)，包括振蕩器信號(hào)和開(kāi)關(guān)信號(hào)。
17.如權(quán)利要求16的無(wú)線電設(shè)備，其中開(kāi)關(guān)激勵(lì)源包括一個(gè)溫度補(bǔ)償晶體振蕩器。
18.如權(quán)利要求16的無(wú)線電設(shè)備還包括移頻電路，用于調(diào)整振蕩器信號(hào)和開(kāi)關(guān)信號(hào)的至少一個(gè)的頻率。
全文摘要
一種用于使用開(kāi)關(guān)式電壓饋送的電子設(shè)備中的噪聲管理的方法和裝置包括以一個(gè)或多個(gè)噪聲頻率產(chǎn)生噪聲信號(hào),并在處理所關(guān)心頻帶內(nèi)的信號(hào)時(shí)將噪聲信號(hào)移出該頻帶。在一種實(shí)施方案中,用乘法器和除法器將一個(gè)平穩(wěn)的基準(zhǔn)頻率移出無(wú)線電話的接收信號(hào)頻帶。這種移頻是可編程的,并且由關(guān)于無(wú)線電話當(dāng)前的接收信道控制。
文檔編號(hào)H04B15/04GK1354910SQ00808575
公開(kāi)日2002年6月19日 申請(qǐng)日期2000年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月8日
發(fā)明者C·科斯扎斯基, J·J·瓦盧卡斯 申請(qǐng)人:艾利森公司