[發明專利]利用FPGA控制自動頻率糾偏的參考信號發生器

無效

• 申請號: 201410010368.6
• 申請日: 2014-01-10
• 公開（公告）號: CN103780253A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 謝壽東;吳強
• 申請（專利權）人: 蘇州廣納達電子系統有限公司
• 主分類號: H03L7/08
• 分類號: H03L7/08
• 代理公司: 常熟市常新專利商標事務所 32113
• 代理人: 王海泉;何艷

技術領域

?本發明屬于通信技術領域，具體涉及一種利用FPGA控制自動頻率糾偏的參考信號發生器。

背景技術

在通信系統中，本振信號起著頻率變換的基本功能，可以說是通信系統中不可缺少的關鍵環節之一。鎖相環路是一種反饋控制電路，簡稱鎖相環（英文全稱為:?Phase-Locked?Loop；簡稱為PLL）。鎖相環由鑒相器、環路濾波器和壓控振蕩器組成。鎖相環的特點是利用外部輸入的參考信號來控制環路內部振蕩信號的頻率和相位。參考信號分頻后得到一個鑒相頻率，在鑒相頻率的基礎上乘以一個倍頻系數就可得到所需要的頻率。在理想情況下，一個頻率固定的完美的脈沖信號（以1MHz為例）的持續時間應該為1微秒，每500納秒有一個跳變沿，但這種理想化的信號是不存在的。事實上，信號的周期長度總會有變化，從而導致下一個沿的到來時間不確定，這種不確定就是相位噪聲。相位噪聲的產生，主要取決于參考晶振、鎖相環芯片、環路濾波器、壓控振蕩器以及電路布局等的影響。它們各自的影響范圍隨頻率不同而不同，一般地，在低頻端的近端噪聲主要是受參考晶振的影響，所以，晶振的參考信號本身性能的優劣會關系整個鎖相環的性能好壞。

晶振的全稱為晶體振蕩器（英文名稱為：Crystal?Oscillator），其作用在于產生原始的時鐘頻率。晶振根據不同的使用要求及特點，通常被分為以下幾類：普通晶振、壓控晶振、溫度補償晶振和恒溫控制晶振。其中，壓控晶振是通過施加外部控制電壓來使振蕩頻率可變或是可調的石英晶體振蕩器；溫度補償晶振是通過附加的溫度補償電路來使由周圍溫度變化產生的振蕩頻率變化量削減的石英晶體振蕩器；恒溫控制晶振是利用恒溫槽來使晶振或石英晶體振子的溫度保持恒定，將由周圍溫度變化引起的振蕩器輸出頻率的變化量削減到最小的晶體振蕩器。在精度上，無補償式晶振的頻率穩定度能達到±25ppm，壓控晶振的頻率穩定度在10～75℃的范圍內一般可達±20～100ppm，恒溫控制晶振在同一溫度范圍內的頻率穩定度一般為±0.0001～5ppm，溫度補償晶振的頻率穩定度一般在±2～5ppm以下。溫度補償晶振由于具有較高的頻率穩定度，且體積較小，能在小電流下快速啟動，因此其應用領域較廣，現已擴展到移動通信系統。溫度補償晶振或恒溫控制晶振通過結合鎖相環，可以實現頻率穩定度很高的信號發生器。然而，對于一些頻率穩定度要求極高的信號發生器的應用場合，光依賴晶體振蕩器自身能達到的頻率穩定性還是不夠的，而且使用具有過高頻率穩定性的晶體振蕩器也會大大增加信號發生器的制造成本和運行成本。

????鑒于上述已有技術，有必要對現有的信號發生器加以改進，為此，本申請人作了有益的設計，下面將要介紹的技術方案便是在這種背景下產生的。

發明內容

本發明的目的在于提供一種利用FPGA（英文全稱為：Field－Programmable?Gate?Array，中文名稱為：現場可編程門陣列）控制自動頻率糾偏的參考信號發生器，其利用常規精度的溫度補償晶振或恒溫晶振能獲得極高的頻率穩定性，且制造和運行成本低。

本發明的目的是這樣來達到的，一種利用FPGA控制自動頻率糾偏的參考信號發生器，其特征在于：包括晶振、現場可編程門陣列、直接數字式頻率合成器、環路濾波器、平衡低通濾波器以及鎖相環，所述的晶振的輸出端連接直接數字式頻率合成器的信號輸入端，直接數字式頻率合成器與環路濾波器作雙向連接，直接數字式頻率合成器的輸出端連接平衡低通濾波器的輸入端，平衡低通濾波器的輸出端連接鎖相環的輸入端，所述的鎖相環的輸出端與現場可編程門陣列的輸入端連接，并作為信號發生器的輸出端，現場可編程門陣列的輸出端連接直接數字式頻率合成器的頻率控制輸入端。

在本發明的一個具體的實施例中，所述的環路濾波器包括第一電容C1、第二電容C2和第一電阻R1，所述的第一電容C1的一端與第一電阻R1的一端連接，并作為環路濾波器的輸入端與直接數字式頻率合成器連接，第一電阻R1的另一端與第二電容C2的一端連接，第二電容C2的另一端與第一電容C1的另一端連接，并作為環路濾波器的輸出端與直接數字式頻率合成器連接。