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EP1535390B1

Trimming of a two point phase modulator

Abstract

Method and system are disclosed for automated calibration of the VCO gain in phase modulators. The method and system of the invention comprises synthesizing, in a phase modulator, a signal having a given output frequency using a controlled oscillator having a frequency control input, a modulation input, and a feedback loop. A frequency control signal is applied to the frequency control input, and gain variation of the controlled oscillator is compensated for outside of the feedback loop via the modulation input. The method and system of the invention may be employed in any telecommunication system that uses phase and amplitude modulation, including EDGE and WCDMA systems.

EP1535390B1, drawing sheet 1
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Expired 8 September 2023, 3 years ago.

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  1. 1
    A two-point phase modulator comprising:a phase-locked loop having a phase frequency detector (80), a low-pass modulation input coupled to the phase frequency detector (80), a voltage controlled oscillator (16, 116), and a high pass modulation input coupled to the voltage controlled oscillator (16, 116);anda trimming circuit connected to the phase frequency detector (80) and the voltage controlled oscillator (16, 116), the trimming circuit configured to receive an error signal from the phase frequency detector (80) and to control a gain of the high-pass modulation input such that the high-pass modulation input and the low-pass modulation input together form an all-pass modulation input to the voltage controlled oscillator (16, 116), characterized by: the trimming circuit further configured to apply an estimate of the gain of the voltage controlled oscillator (16, 116) to the voltage controlled oscillator (16, 116). Ein Zweipunkt-Phasenmodulator, umfassend: eine Phasenregelschleife mit einem Phasenfrequenzdetektor (80), einen Tiefpass-Modulationseingang, der mit dem Phasenfrequenzdetektor (80) gekoppelt ist, einen spannungsgesteuerten Oszillator (16, 116) und einen Hochpass-Modulationseingang, der mit dem spannungsgesteuerten Oszillator (16, 116) gekoppelt ist;undeine Trimmerschaltung, die mit dem Phasenfrequenzdetektor (80) und dem spannungsgesteuerten Oszillator (16, 116) verbunden ist, wobei die Trimmerschaltung konfiguriert ist, ein Fehlersignal von dem Phasenfrequenzdetektor (80) zu empfangen und eine Verstärkung des Hochpass-Modulationseingangs derart zu steuern, dass der Hochpass-Modulationseingang und der Tiefpass-Modulationseingang zusammen einen Allpass-Modulationseingang zu dem spannungsgesteuerten Oszillator (16, 116) bilden;gekennzeichnet dadurch, dass die Trimmerschaltung ferner konfiguriert ist, eine Schätzung der Verstärkung des spannungsgesteuerten Oszillators (16, 116) an den spannungsgesteuerten Oszillator (16, 116) anzulegen. Modulateur de phase à deux points comprenant : une boucle verrouillée en phase ayant un détecteur de phase et de fréquence (80), une entrée de modulation passe-bas couplée au détecteur de phase et de fréquence (80), un oscillateur commandé en tension (16, 116) et une entrée de modulation passe-haut couplée à l'oscillateur commandé en tension (16, 116) ;etun circuit de correction connecté au détecteur de phase et de fréquence (80) et à l'oscillateur commandé en tension (16, 116), le circuit de correction étant configuré pour recevoir un signal d'erreur du détecteur de phase et de fréquence (80) et pour commander un gain de l'entrée de modulation passe-haut de telle manière que l'entrée de modulation passe-haut et l'entrée de modulation passe-bas forment ensemble une entrée de modulation passe-tout de l'oscillateur commandé en tension (16, 116),caractérisé en ce que le circuit de correction est en outre configuré pour appliquer une estimation du gain de l'oscillateur commandé en tension (16, 116) à l'oscillateur commandé en tension (16, 116).
  2. 2
    Der Zweipunkt-Phasenmodulator von Anspruch 1, wobei der Phasenfrequenzdetektor (80) eine erste Ladepumpe (402) und eine zweite Ladepumpe (404) umfasst, und das Fehlersignal eine Rückkopplungskomponente (60) von der ersten Ladepumpe und eine Verstärkungssteuerkomponente (62) von der zweiten Ladepumpe (404) umfasst. Modulateur de phase à deux points selon la revendication 1, dans lequel le détecteur de phase et de fréquence (80) comprend une première pompe de charge (402) et une seconde pompe de charge (404) et le signal d'erreur comprend une composante de contre-réaction (60) provenant de la première pompe de charge et une composante de commande de gain (62) provenant de la seconde pompe de charge (404). The two-point phase modulator of claim 1, wherein the phase frequency detector (80) comprises a first charge pump (402) and a second charge pump (404), and the error signal comprises a feedback component (60) from the first charge pump and a gain control component (62) from the second charge pump (404)..
  3. 3
    Der Zweipunkt-Phasenmodulator von Anspruch 1, ferner umfassend ein angepasstes Filter (70) in der Trimmerschaltung, konfiguriert, ein dynamisches Verhalten der Trimmerschaltung zu steuern. Modulateur de phase à deux points selon la revendication 1, comprenant en outre dans le circuit de correction un filtre accordé (70) qui est configuré pour commander un comportement dynamique du circuit de correction. The two-point phase modulator of claim 1, further comprising a matched filter (70) in the trimming circuit configured to control a dynamic behavior of the trimming circuit.
  4. 4
    Der Zweipunkt-Phasenmodulator von Anspruch 1, wobei sich die Trimmerschaltung parallel zu einem Tiefpassfilter (65) befindet, das mit dem Phasenfrequenzdetektor (80) verbunden ist. Modulateur de phase à deux points selon la revendication 1., dans lequel le circuit de correction est monté en parallèle avec un filtre passe-bas (65) connecté au détecteur de phase et de fréquence (80). The two-point phase modulator of claim 1, wherein the trimming circuit is located in parallel with a low-pass filter (65) connected to the phase frequency detector (80).
  5. 5
    Der Zweipunkt-Phasenmodulator von Anspruch 1, wobei sich die Trimmerschaltung nach einem Tiefpassfilter (65) befindet, das mit dem Phasenfrequenzdetektor (80) verbunden ist. Modulateur de phase à deux points selon la revendication 1, dans lequel le circuit de correction est situé après un filtre passe-bas (65) connecté au détecteur de phase et de fréquence (80). The two-point phase modulator of claim 1, wherein the trimming circuit is located after a low pass-filter (65) connected to the phase frequency detector (80):
  6. 6
    Der Zweipunkt-Phasenmodulator von Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch einen variablen Verstärker (75, 175), der mit dem spannungsgesteuerten Oszillator (116) gekoppelt ist, zum Einführen der Schätzung der Verstärkung des spannungsgesteuerten Oszillators (116) zu dem spannungsgesteuerten Oszillator (116) basierend auf einer Mittenfrequenz eines gewünschten Ausgangssignals des spannungsgesteuerten Oszillators (116). Modulateur de phase à deux points selon la revendication 1, caractérisé en outre par un amplificateur variable (75, 175) couplé à l'oscillateur commandé en tension (116), destiné à injecter l'estimation du gain de l'oscillateur commandé en tension (116) à l'oscillateur commandé en tension (116) sur la base d'une fréquence centrale d'un signal de sortie souhaité de l'oscillateur commandé en tension (116). The two-point phase modulator of claim 1, further characterized by a variable amplifier (75, 175) coupled to the voltage controlled oscillator (116) for introducing the estimation of the gain of the voltage controlled oscillator (116) to the voltage controlled oscillator (116) based upon a center frequency of a desired output signal of the voltage controlled oscillator (116).
  7. 7
    Der Zweipunkt-Phasenmodulator von Anspruch 6, wobei der spannungsgesteuerte Oszillator (116) einen getrennten Modulationseingang (90) zum Empfangen einer Ausgabe des variablen Verstärkers hat. Modulateur de phase à deux points selon la revendication 6, dans lequel l'oscillateur commandé en tension (116) possède une entrée de modulation séparée (90) pour recevoir une sortie de l'amplificateur variable. The two-point phase modulator of claim 6, wherein the voltage controlled oscillator (116) has a separate modulation input (90) for receiving an output of the variable amp lifier.
  8. 8
    Der Zweipunkt-Phasenmodulator von Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch einen Addierer (11) zum Kombinieren des Tiefpass-Modulationseingangs und des Hochpass-Modulationseingangs. Modulateur de phase à deux points selon la revendication 1, caractérisé en outre par un additionneur (11) destiné à combiner l'entrée de modulation passe-bas et l'entrée de modulation passe-haut. The two-point phase modulator of claim 1, further characterized by an adder (11) for combining the low-pass modulation input and the high-pass modulation input.
  9. 9
    Der Zweipunkt-Phasenmodulator von Anspruch 1, wobei die Trimmerschaltung umfasst:einen Schleifenspannungsverstärker (802), der konfiguriert ist, das Fehlersignal (810) auf Empfang eines Startsignals hin zu verstärken;eine Verzögerungs- und Begrenzungssektion (804), die konfiguriert ist, ein Modulationssignal, das dem Hochpass-Modulationseingang bereitgestellt wird, zu verzögern und zu begrenzen;einen Mischer (806), der konfiguriert ist, das verstärkte Fehlersignal mit dem verzögerten und begrenzten Modulationssignal zu mischen;undeinen Integrator (808), der konfiguriert ist, das gemischte Signal zu integrieren, wobei das integrierte gemischte Signal verwendet wird, eine Verstärkung des Modulationssignals zu steuern, das dem Hochpass-Modulationseingang bereitgestellt wird. Modulateur de phase à deux points selon la revendication 1, dans lequel le circuit de correction comprend : un amplificateur de tension de boucle (802) configuré pour amplifier le signal d'erreur (810) après réception d'un signal de début ;une section de retard et de limitation (804) configurée pour retarder et limiter un signal de modulation fourni à l'entrée de modulation passe-haut ;un mélangeur (806) configuré pour mélanger le signal d'erreur amplifié et le signal de modulation retardé et limité ;etun intégrateur (808) configuré pour intégrer le signal mélangé, le signal mélangé et intégré étant utilisé pour commander un gain du signal de modulation fourni à l'entrée de modulation passe-haut. The two-point phase modulator of claim 1, wherein the trimming circuit comprises: a loop voltage amplifier (802) configured to amplify the error signal (810)upon receipt of a start signal;a delay and limit section (804) configured to delay and limit a modulation signal provided to the high-pass modulation input;a mixer (806) configured to mix the amplified error signal with the delayed and limited modulation signal;andan integrator (808) configured to integrate the mixed signal, wherein the integrated mixed signal is used to control a gain of the modulation signal provided to the high-pass modulation input.
  10. 10
    Der Zweipunkt-Phasenmodulator von Anspruch 9, wobei der Schleifenspannungsverstärker (802) ein Tiefpassfilter (900), das konfiguriert ist, das Fehlersignal zu filtern, und einen Differenzialverstärker (902), der konfiguriert ist, das gefilterte Fehlersignal zu verstärken, enthält. Modulateur de phase à deux points selon la revendication 9, dans lequel l'amplificateur de tension de boucle (802) comprend un filtre passe-bas (900) configuré pour filtrer le signal d'erreur et un amplificateur différentiel (902) configuré pour amplifier le signal d'erreur filtré. The two-point phase modulator of claim 9, wherein the loop voltage amplifier (802) includes a low-pass filter (900) configured to filter the error signal and a differential amplifier (902) configured to amplify the filtered error signal.
  11. 11
    Der Zweipunkt-Phasenmodulator von Anspruch 10, wobei der Schleifenspannungsverstärker (802) ferner eine-Transkonduktanzzelle (906) in einem Rückkopplungspfad des Differenzialverstärkers (902) enthält, und wobei Schalten einer Transkonduktanz der Transkonduktanzzelle (906) zwischen einem hohen Wert und einem tiefen Wert den Differenzialverstärker (902) in einen Bandpassverstärker transformiert. Modulateur de phase à deux points selon la revendication 10, dans lequel l'amplificateur de tension de boucle (802) comprend en outre une cellule de transconductance (906) sur un chemin de contre-réaction de l'amplificateur différentiel (902) et dans lequel la commutation d'une transconductance de la cellule de transconductance (906) entre une valeur élevée et une valeur basse transforme l'amplificateur différentiel (902) en amplificateur passe-bande. The two-point phase modulator of claim 10, wherein the loop voltage amplifier (802) further includes a transconductance cell (906) in a feedback path of the differential amplifier (902), and wherein switching a transconductance of the transconductance cell (906) between a high value and a low value transforms the differential amplifier (902) into a bandpass amplifier.
  12. 12
    Der Zweipunkt-Phasenmodulator von Anspruch 1, wobei der Phasenmodulator konfiguriert ist, in einem Kommunikationssystem einer GSM-Umgebung mit verbesserten Daten (Enhanced Data GSM Environment) verwendet zu werden. Modulateur de phase à deux points selon la revendication 1, dans lequel le modulateur de phase est configuré pour être utilisé dans un système de communication EDGE (pour « Enhanced Data GSM Environment » - Environnement GSM de données amélioré). The two-point phase modulator of claim 1, wherein the phase modulator is configured to be used in an Enhanced Data GSM Environment communication system.
  13. 13
    Der Zweipunkt-Phasenmodulator von Anspruch 1, wobei der Phasenmodulator konfiguriert ist, in einem Kommunikationssystem von Breitband-Vielfachzugriff im Codemultiplex (Wideband Code Division Multiple Access) verwendet zu werden. Modulateur de phase à deux points selon la revendication 1, dans lequel le modulateur de phase est configuré pour être utilisé dans un système de communication AMRC (Accès Multiple à Répartition par Code) à large bande. The two-point phase modulator of claim 1, wherein the phase modulator is configured to be used in a Wideband Code Division Multiple Access communication system.
  14. 14
    A method of controlling a gain of a voltage controlled oscillator (16, 116) in a two-point phase modulator having a phase-locked loop that includes a phase frequency detector (80), a low-pass modulation input coupled to the phase frequency detector (80), a voltage controlled oscillator (16, 116), a high-pass modulation input coupled to the voltage controlled oscillator (16, 116), and a trimming circuit connected to the phase frequency detector (80) and the voltage controlled oscillator (16, 116), the method comprising the steps of:receiving an error signal from the phase frequency detector (80) in the trimming circuit;controlling a gain of the high-pass modulation input using the trimming circuit and the error signal such that the high-pass modulation input and the low-pass modulation input together form an all-pass modulation input to the voltage controlled oscillator the method characterized by the step of: applying an estimate of the gain of the voltage controlled oscillator (16, 116) to the voltage controlled oscillator (16, 116). Ein Verfahren zum Steuern einer Verstärkung eines spannungsgesteuerten Oszillators (16, 116) in einem Zweipunkt-Phasenmodulator mit einer Phasenregelschleife, enthaltend ein Phasenfrequenzdetektor (80), einen Tiefpass-Modulationseingang, der mit dem Phasenfrequenzdetektor (80) gekoppelt ist, einen spannungsgesteuerten Oszillator (16, 116), einen Hochpass-Modulationseingang, der mit dem spannungsgesteuerten Oszillator (16, 116) gekoppelt ist, und eine Trimmerschaltung, die mit dem Phasenfrequenzdetektor (80) und dem spannungsgesteuerten Oszillator (16, 116) gekoppelt ist, das Verfahren die Schritte umfassend: Empfangen eines Fehlersignals von dem Phasenfrequenzdetektor (80) in der Trimmerschaltung;Steuern einer Verstärkung des Hochpass-Modulationseingangs unter Verwendung der Trimmerschaltung und des Fehlersignals derart, dass der Hochpass-Modulationseingang und der Tiefpass-Modulationseingang gemeinsam einen Allpass-Modulationseingang zu dem spannungsgesteuerten Oszillator (16, 116) bilden;das Verfahren gekennzeichnet durch den Schritt: Anlegen einer Schätzung der Verstärkung des spannungsgesteuerten Oszillators (16, 116) an den spannungsgesteuerten Oszillator (16, 116). Procédé de commande du gain d'un oscillateur commandé en tension (16, 116) dans un modulateur de phase à deux points possédant une boucle verrouillée en phase qui comprend un détecteur de phase et de fréquence (80), une entrée de modulation passe-bas couplée au détecteur de phase et de fréquence (80), un oscillateur commandé en tension (16, 116), une entrée de modulation passe-haut couplée à l'oscillateur commandé en tension (16, 116) et un circuit de correction connecté au détecteur de phase et de fréquence (80) et à l'oscillateur commandé en tension (16, 116), le procédé comprenant les étapes consistant à : recevoir un signal d'erreur du détecteur de phase et de fréquence (80) dans le circuit de correction ;commander un gain de l'entrée de modulation passe-haut à l'aide du circuit de correction et du signal d'erreur de telle manière que l'entrée de modulation passe-haut et l'entrée de modulation passe-bas forment ensemble une entrée de modulation passe-tout de l'oscillateur commandé en tension (16, 116),le procédé étant caractérisé par l'étape consistant à : appliquer une estimation du gain de l'oscillateur commandé en tension (16, 116) à l'oscillateur commandé en tension (16, 116).
  15. 15
    Das Verfahren von Anspruch 14, wobei der Schritt zum Empfangen eines Fehlersignals Empfangen einer Rückkopplungskomponente (60) des Fehlersignals und einer Verstärkungssteuerkomponente (62) des Fehlersignals umfasst. Procédé selon la revendication 14, dans lequel l'étape de réception d'un signal d'erreur comprend la réception d'une composante de contre-réaction (60) du signal d'erreur et d'une composante de commande du gain (62) du signal d'erreur. The method of claim 14, wherein the step of receiving an error signal comprises receiving a feedback component (60) of the error signal and a gain control component (62) of the error signal.
  16. 16
    Das Verfahren von Anspruch 14, ferner gekennzeichnet durch den Schritt zum Filtern (70) des empfangenen Fehlersignals, um ein dynamisches Verhalten der Trimmerschaltung zu steuern. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en outre par l'étape consistant à filtrer (70) le signal d'erreur reçu afin de commander un comportement dynamique du circuit de correction. The method of claim 14, further characterized by the step of filtering (70) the received error signal to control a dynamic behavior of the trimming circuit.
  17. 17
    Das Verfahren von Anspruch 14, wobei das Fehlersignal durch die Trimmerschaltung nach einem Tiefpassfilter (65) empfangen wird, das mit dem Phasenfrequenzdetektor (80) verbunden ist. Procédé selon la revendication 14, dans lequel le signal d'erreur est reçu par le circuit de correction après un filtre passe-bas (65) qui est connecté au détecteur de phase et de fréquence (80). The method of claim 14, wherein the error signal is received by the trimming circuit after a low pass-filter (65) connected to the phase frequency detector (80).
  18. 18
    Das Verfahren von Anspruch 14, wobei das Fehlersignal durch die Trimmerschaltung vor einem Tiefpassfilter (65) empfangen wird, das mit dem Phasenfrequenzdetektor (80) verbunden ist. Procédé selon la revendication 14, dans lequel le signal d'erreur est reçu par le circuit de correction avant un filtre passe-bas (65) qui est connecté au détecteur de phase et de fréquence (80). The method of claim 14, wherein the error signal is received by the trimming circuit before a low pass-filter (65) connected to the phase frequency detector (80).
  19. 19
    Das Verfahren von Anspruch 14, ferner gekennzeichnet durch den Schritt zum Einführen einer Schätzung der Verstärkung des spannungsgesteuerten Oszillators zu dem spannungsgesteuerten Oszillator (116) basierend auf einer Mittenfrequenz eines gewünschten Ausgangssignals des spannungsgesteuerten Oszillators (116). Procédé selon la revendication 14, caractérisé en outre par l'étape consistant à injecter l'estimation du gain de l'oscillateur commandé en tension à l'oscillateur commandé en tension (116) sur la base d'une fréquence centrale d'un signal de sortie souhaité de l'oscillateur commandé en tension (116). The method of claim 14, further characterized by the step of introducing an estimation of the gain of the voltage controlled oscillator to the voltage controlled oscillator (116) based upon a center frequency of a desired output signal of the voltage controlled oscillator (116).
  20. 20
    Das Verfahren von Anspruch 19, wobei der spannungsgesteuerte Oszillator (116) einen getrennten Modulationseingang (90) zum Empfangen der Schätzung der Verstärkung des spannungsgesteuerten Oszillators (116) hat. Procédé selon la revendication 19, dans lequel l'oscillateur commandé en tension (116) possède une entrée de modulation séparée (90) pour recevoir l'estimation du gain de l'oscillateur commandé en tension (116). The method of claim 19, wherein the voltage controlled oscillator (116) has a separate modulation input (90) for receiving the estimation of the gain of the voltage controlled oscillator (116).
  21. 21
    Das Verfahren von Anspruch 14, ferner gekennzeichnet durch den Schritt zum Kombinieren des Tiefpass-Modulationseingangs und des Hochpass-Modulationseingangs. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en outre par l'étape consistant à combiner l'entrée de modulation passe-bas et l'entrée de modulation passe-haut. The method of claim 14, further characterized by the step of combining the low-pass modulation input and the high-pass modulation input.
  22. 22
    Das Verfahren von Anspruch 14, wobei der Schritt zum Steuern der Verstärkung des Hochpass-Modulationseingangs umfasst:Verstärken (802) des Fehlersignals auf Empfang eines Startsignals hin;Verzögern und Begrenzen (804) eines Modulationssignals, das dem Hochpass-Modulationseingang bereitgestellt wird;Mischen (806) des verstärkten Fehlersignals mit dem verzögerten und begrenzten Modulationssignal;undIntegrieren (808) des gemischten Signals, wobei das integrierte gemischte Signal verwendet wird, eine Verstärkung des Modulationssignals zu steuern, das dem Hochpass-Modulationseingang bereitgestellt wird. Procédé selon la revendication 14, dans lequel l'étape de commande du gain de l'entrée de modulation passe-haut comprend les étapes consistant à : amplifier (802) le signal d'erreur après réception d'un signal de début :retarder et limiter (804) un signal de modulation fourni à l'entrée de modulation passe-haut ;mélanger (806) le signal d'erreur amplifié et le signal de modulation retardé et limité ;etintégrer (808) le signal mélangé, le signal mélangé et intégré étant utilisé pour commander un gain du signal de modulation fourni à l'entrée de modulation passe-haut. The method of claim 14, wherein the step of controlling the gain of the high-pass modulation input comprises: amplifying (802) the error signal upon receipt of a start signal;delaying and limiting (804) a modulation signal provided to the high-pass modulation input;mixing (806) the amplified error signal with the delayed and limited modulation signal;andintegrating (808) the mixed signal, wherein the integrated mixed signal is used to control a gain of the modulation signal provided to the high-pass modulation input.
  23. 23
    Das Verfahren von Anspruch 22, wobei der Schritt zum Verstärken des Fehlersignals Tiefpass-Filtern (900) des Fehlersignals und differenzielles Verstärken (902) des Fehlersignals enthält. Procédé selon la revendication 22, dans lequel l'étape d'amplification du signal d'erreur comprend le filtrage passe-bas (900) du signal d'erreur et l'amplification différentielle (902) du signal d'erreur. The method of claim 22, wherein the step of amplifying the error signal includes low-pass filtering (900) the error signal and differentially amplifying (902) the error signal.
  24. 24
    Das Verfahren von Anspruch 23, wobei der Schritt zum Verstärken des Fehlersignals ferner Transformieren (906) des Fehlersignals in ein Bandpasssignal enthält. Procédé selon la revendication 23, dans lequel l'étape d'amplification du signal d'erreur comprend en outre l'étape consistant à convertir (906) le signal d'erreur en signal passe-bande. The method of claim 23, the step of amplifying the error signal further includes transforming (906) the error signal into a bandpass signal.
  25. 25
    Das Verfahren von Anspruch 14, wobei das Verfahren in einem Kommunikationssystem einer GSM-Umgebung mit verbesserten Daten verwendet wird. Procédé selon la revendication 14, dans lequel le procédé est utilisé dans un système de communication EDGE. The method of claim 14, wherein the method is used in an Enhanced Data GSM Environment communication system.
  26. 26
    Das Verfahren von Anspruch 14, wobei das Verfahren in einem Kommunikationssystem von Breitband-Vielfachzugriff im Codemultiplex verwendet wird. Procédé selon la revendication 14, dans lequel le procédé est utilisé dans un système de communication AMRC à large bande. The method of claim 14, wherein the method is used in a Wideband Code Division Multiple Access communication system.
Independent claims26