[發明專利]一種小數分頻鎖相環電路及分頻比控制方法

有效

• 申請號: 201310060819.2
• 申請日: 2013-02-26
• 公開（公告）號: CN103152034B
• 公開（公告）日: 2017-02-08
• 發明（設計）人: 何攀峰;劉亮;樊曉騰;劉盛;左永鋒
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十一研究所
• 主分類號: H03L7/085
• 分類號: H03L7/085;H03L7/18
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙)11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域

本發明涉及電子技術領域，特別涉及一種小數分頻鎖相環電路，還涉及一種分頻比控制方法。

背景技術

隨著電子技術的發展，掃頻信號源已經廣泛應用于無線電、電視、雷達、通信及電子線路和網絡幅頻特性和相頻特性測試中，為分析和改善電路性能提供了便利的手段。現有的掃頻源，有的采用開環掃描的方式，這種方式簡單，掃描速度不受鎖相的影響，掃描速度快，但是由于采用的是開環方式，頻率發生漂移，頻率不準確；有的采用DDS（Direct?Digital?Synthesizer，直接數字式頻率合成器）方式，掃頻速度較快，但頻率范圍有限；有的采用鎖相的方式，全頻段掃頻時鎖相，這種方式信號質量高，但由于全程鎖相，因此掃描速度受鎖相速度影響，目前高端信號源一般采用此方式，因此減少掃頻時鎖相時間是一項非常關鍵的技術。目前高端掃頻信號源在斜坡掃頻時使用了小數分頻鎖相環單環鎖相，減少小數環鎖相時間就提高了掃頻的速度。

目前在掃頻時，首先計算出每個頻率點的小數分頻比，掃頻過程中每個頻率點重新置送小數分頻比使小數分頻鎖相環鎖相。小數分頻鎖相環鎖相過程主要分為2部分，一部分為置送小數分頻比，另一部分為頻率牽引鎖相。

送小數分頻比時，先把小數分頻選通線拉低，然后由送數端口串行輸入小數分頻比，小數分頻比總共有59位，第一位是符號位，接下來10位是整數位，然后是48的小數位，這59位數據放在qh[58..0]寄存器中，小數分頻比送數完畢時，把小數分頻選通線拉高，小數分頻開始工作。假定系統采用SPI總線送數，送數時鐘為2MHz左右，則59位小數分頻比的置數時間約為30μs。因此斜坡掃描時，假定掃頻點數為1601點，則置送小數分頻比的時間消耗為30μs*1601≈48ms，加上鎖相的時間，因此掃頻時間大于48ms。

隨著電子技術的發展，對信號源的掃速要求越來越高，很多應用要求1601點掃描時間為10ms甚至更短時間。因此在掃頻時每個頻點都需重新置送小數分頻比的方式已經不能滿足更快的掃描速度的要求。

發明內容

本發明提供了一種小數分頻鎖相環電路及分頻比控制方法，以解決高速掃頻時小數分頻鎖相時間不能滿足需求的問題。

本發明的技術方案是這樣實現的：

一種小數分頻鎖相環電路，包括：參考時鐘、鑒相器、環路積分器、壓控振蕩器、前置分頻器和Σ‐Δ小數分頻器；壓控振蕩器的輸出信號，一路直接輸出，另一路先除4或除8，由前置分頻器和Σ‐Δ小數分頻器實現分頻，鑒相器對分頻后的信號與參考時鐘輸出的參考信號進行鑒相，環路積分器對鑒相器輸出的鑒相誤差信號進行積分濾波，生成壓控振蕩器調諧誤差控制信號，控制壓控振蕩器的輸出信號并使其鎖定在參考時鐘頻率上。

可選地，所述Σ‐Δ小數分頻器為FPGA電路。

可選地，所述Σ‐Δ小數分頻器包括：送數端，接收小數分頻比信號；工作時鐘，接收所述參考時鐘輸出的參考信號；輸入端，接收所述前置分頻器的輸出信號；輸出端，發送分頻后的輸出信號到所述鑒相器。

可選地，所述壓控振蕩器輸出信號頻率為小數分頻比乘以參考時鐘再乘以4或8。

可選地，所述小數分頻比共有118位。

本發明還提供一種基于上述的小數分頻鎖相環電路的分頻比控制方法，包括以下步驟：步驟1，將壓控振蕩器的輸出信號，一路直接輸出，另一路除4或除8，然后由變模前置分頻器和Σ‐Δ小數分頻器實現分頻；步驟2，通過鑒相器將分頻后的信號與參考時鐘輸出的參考信號進行鑒相，輸出鑒相誤差信號；步驟3，通過環路積分器對鑒相誤差信號進行積分濾波，生成壓控振蕩器調諧誤差控制信號，控制壓控振蕩器的輸出信號并使其鎖定在參考信號頻率上。

可選地，點頻工作時，串行輸入小數分頻比，存放在寄存器的相應位置中，掃描步進為0；小數分頻比送數完畢時，小數分頻器開始工作。

可選地，當準備掃頻工作時，根據設定的掃頻起始頻率、終止頻率和掃描時間等參數計算出起始頻率時的小數分頻比和掃頻時的分頻比步進，將此時的小數分頻比和分頻比步進送入到寄存器。

可選地，當掃頻開始時，小數分頻鎖相環首先鎖定在起始頻率上，然后小數分頻比按照計算好的步進在參考時鐘的作用下累加一次，鎖相環鎖相在該小數分頻比對應的頻率點上；然后小數分頻比再累加一次，鎖相環又在該小數分頻比對應的頻率點上鎖相，依此規律，進行全頻段鎖相掃描。

本發明的有益效果是：

（1）實現小數分頻鎖相環的快速精確鎖相，以滿足高速寬帶掃頻時小數分頻鎖相環在每個頻率點都能鎖相的要求；