[發明專利]一種鎖定系統及方法

有效

• 申請號: 200910207117.6
• 申請日: 2009-10-23
• 公開（公告）號: CN101694998A
• 公開（公告）日: 2010-04-14
• 發明（設計）人: 劉永波;張宏偉;李健;張朝利;樊亮;劉朕;賈玉濤
• 申請（專利權）人: 中興通訊股份有限公司
• 主分類號: H03L7/085
• 分類號: H03L7/085
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 解婷婷;龍洪

技術領域

本發明涉及通信、導航和頻譜測量等領域，尤其涉及一種鎖定系統及方 法。

背景技術

隨著電子技術的飛速發展，通信、導航、航天、測控、高精密測量和移 動電話等領域對頻率源的短期穩定度、長期穩定度和老化率等一些指標的要 求越來越高。現代通信技術快速發展的今天，各種通信系統對時間頻率的同 步要求也越來越高。現在很多高穩定度、高準確度和良好老化率的頻率輸出 都利用高精密的鎖相環實現，利用高精密鎖相環可以實現本地輸出頻率和標 稱頻率的快速高精度鎖定，鎖相可以使一個頻率指標相對于標準源較低的本 地源的各項頻率指標得到明顯的改善。鎖相環的鎖定快慢及其精度是我們衡 量鎖相環指標的基礎：首先鎖相環的鎖定精度必須足夠高，鎖相精度越高， 被鎖源與標準源之間頻率鎖定時的頻率差異越小，越容易實現系統之間的同 步。其次鎖相環必須可以實現快速鎖定，鎖相環鎖定速度越快，被鎖源就可 以和標準源越快的實現鎖定，越快的實現通信系統頻率源之間的頻率同步， 就可以越快的跟蹤被鎖源來實現同步。

鎖相環電路可以改善本地源輸出頻率的短期穩定度，頻率輸出精度，特 別是其長期穩定度的改善尤其明顯。在導航等領域，鎖相環可以使本地的恒 溫晶體振蕩器保持良好的短期穩定度，而且由于本地恒溫晶體振蕩器時刻與 導航系統中原子鐘保持同步，所以本地恒溫晶體振蕩器的長期穩定度可以基 本保持在導航系統中原子鐘的水平。這樣既可以保持恒溫晶體振蕩器的良好 短期穩定度，而且恒溫晶體振蕩器由于鎖定可以獲得更好的接近于原子鐘水 平的長期穩定度。由于與原子鐘的鎖定，所以其短期穩定度也可以得到一定 程度的改善。

傳統的PLL(鎖相環)都是用分頻器將f_in和f_out信號經復雜的頻率變換 線路，變換成相同的較低頻信號后再進行鑒相，其原理如圖1所示。

目前鎖相環主要分為兩種：模擬鎖相環和數字鎖相環，模擬鎖相環是最 早獲得廣泛應用的鎖相環，模擬鎖相環具有鎖相精度高的特點。模擬鎖相環 電路的低通濾波器和壓控振蕩器都是模擬電路，存在電荷漂移、元器件易老 化、參數不穩定等缺點。

在數字鎖相環未出現之前，模擬鎖相環由于其高的鎖相精度被廣泛應用 于各個領域。現在數字電路高速發展，越來越多的領域都在使用數字化電路， 可以說數字電路幾乎無處不在。在一些數字電路中立用模擬鎖相環鎖定一些 數字信號需要對模擬電路進行相應數字變換處理，這樣會增加鎖相環電路的 復雜度，所以模擬鎖相環在一些數字電路中的應用便受到了限制。

數字鎖相環則可以直接應用在現代的數字電路中，不用先將數字信號模 擬化后再利用模擬鎖相環來鎖定，但是傳統的數字鎖相環也存在如下一些問 題：

1.鎖定時間長，傳統數字鎖相環是采用先分頻，然后利用相位誤差經過 濾波器后的信號來控制恒溫晶體振蕩器的。從鎖相環的環路公式可以看出， 傳統鎖相環的鎖相過程是一個振蕩收斂過程，由于存在收斂的反復過程，所 以鎖定時間比較長。

2.鎖相精度相對不夠高，對于利用DDS(Direct?Digital?Synthesizer，數字 頻率合成器)等實現的全數字鎖相環，其鎖相精度受到DDS分辨率的影響， 因此鎖相精度不夠高。

綜上所述，鎖相環越來越廣泛的應用于像SDH(Synchronous?Digital Hierarchy，同步數字體系)通訊，導航和高精度測量等領域。特別是在像SDH 通訊等需要本地源頻率輸出快速的與標準源頻率輸出保持一致的高精密通信 領域，其不僅要求可以實現本地源和標準源快速鎖定，而且要求可以實現高 精密快速的鎖定。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種鎖定系統及方法，使鎖相的鎖 定速度大幅提高，而且鎖相精度也明顯提高。

為了解決上述問題，本發明公開了一種鎖定系統，包括依次連接的數字 鑒相及轉換單元、數字環路濾波單元以及數字壓控振蕩單元，其中：

所述數字鑒相及轉換單元，用于將經過分頻的外部標準源輸入信號F_i和 本地的恒溫晶體振蕩器的反饋輸出信號F₀進行鑒相及轉換處理，以生成時鐘 信號clk以及用于表示所述信號F_i和信號F₀之間的頻率大小關系的信號sign；