[發(fā)明專利]一種高精度鎖相環(huán)和鎖相方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410272845.6
• 申請(qǐng)日: 2014-06-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104104385A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-10-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王自鑫;蔡志崗;何振輝;李泱元;韋其敏;顏奕;王敏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中山大學(xué)
• 主分類號(hào): H03L7/08
• 分類號(hào): H03L7/08;H03L7/099
• 代理公司: 廣州新諾專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44100
• 代理人: 張玲春

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高精度鎖相環(huán)和鎖相方法。

背景技術(shù)

鎖相環(huán)(Phase-Lock?Loop，簡(jiǎn)稱PLL)是一種利用反饋控制原理實(shí)現(xiàn)頻率和相位的同步技術(shù)。在某些應(yīng)用場(chǎng)合下，需要輸出的時(shí)鐘信號(hào)(輸出信號(hào))的頻率與相位與外部的參考信號(hào)(輸入信號(hào))保持同步。當(dāng)檢測(cè)到輸入信號(hào)的頻率或相位發(fā)生改變時(shí)，鎖相環(huán)會(huì)檢測(cè)到這種變化，并且通過(guò)內(nèi)部的反饋系統(tǒng)來(lái)調(diào)節(jié)輸出信號(hào)，直至輸入信號(hào)和輸出信號(hào)重新同步，這種同步又稱為“鎖相(Phase?Locked)”。目前鎖相環(huán)應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，包括：無(wú)線通信系統(tǒng)、數(shù)據(jù)及時(shí)鐘恢復(fù)電路、頻率綜合電路、跳頻通信及數(shù)字電視等。

鎖相環(huán)可分為模擬鎖相環(huán)和數(shù)字鎖相環(huán)。參見(jiàn)圖1，現(xiàn)有的模擬鎖相環(huán)包括鑒相器(PD-Phase?Detector)、低通濾波器(LPF-Low?Pass?Filter)和壓控振蕩模塊(VCO-Voltage?Controlled?Oscillator)。鑒相器用來(lái)對(duì)輸入信號(hào)u__I(t)與輸出信號(hào)u__O(t)(即反饋信號(hào))進(jìn)行頻率和相位比較，輸出一個(gè)相位差值u__d(t)到低通濾波器。低通濾波器用來(lái)濾除相位差值u__d(t)中的高頻成分，保留直流部分送至壓控振蕩器。壓控振蕩器根據(jù)低通濾波器來(lái)的相位差值產(chǎn)生相應(yīng)的頻率，即用輸入的直流信號(hào)控制振蕩頻率，當(dāng)輸出振蕩頻率與輸入頻率相同時(shí)即實(shí)現(xiàn)了鎖相。

現(xiàn)有的鎖相環(huán)的中心頻點(diǎn)由于壓控振蕩模塊(VCO)的限制而范圍較小，環(huán)路帶寬較寬。當(dāng)參考源(輸入信號(hào))出現(xiàn)瞬斷或者參考時(shí)鐘源切換時(shí)，VCO輸出時(shí)鐘頻率會(huì)出現(xiàn)較大的相位瞬變，導(dǎo)致相位鎖定不穩(wěn)和鎖相精度低的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種高精度鎖相環(huán)和鎖相方法，以解決現(xiàn)有模擬鎖相環(huán)中相位鎖定不穩(wěn)定和鎖相精度低的問(wèn)題。

為此，本發(fā)明第一方面提供了一種高精度鎖相環(huán)，包括鑒頻器、鑒相器、壓控振蕩模塊和數(shù)字處理模塊，輸入信號(hào)分別從所述鑒相器和鑒頻器的輸入端輸入，所述鑒頻器的輸出端與所述數(shù)字處理模塊連接；

所述鑒相器的輸出端與所述壓控振蕩模塊的輸入端連接，所述壓控振蕩模塊的輸入端與所述數(shù)字處理模塊的輸入端連接；

所述數(shù)字處理模塊的輸出端與所述鑒相器的反饋端連接。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，還包括：誤差放大模塊，所述誤差放大模塊的輸入端與所述鑒相器的輸出端連接，輸出端與所述壓控振蕩模塊的輸入端連接。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述數(shù)字處理模塊的輸入端與所述誤差放大模塊的反饋端連接。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，還包括：數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊的輸入端與所述數(shù)字處理模塊的輸出端連接，輸出端與所述鑒相器的反饋端連接。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，還包括：濾波電路，所述濾波電路的輸入端與所述數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊的輸出端連接，輸出端與所述鑒相器的反饋端連接。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，還包括第一波形整形電路和第二波形整形電路，所述第一波形整形電路的輸入端接入輸入信號(hào)，輸出端與所述鑒相器的輸入端連接；所述第二波形整形電路的輸入端與所述濾波器連接，輸出端與所述鑒相器的反饋端連接。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述壓控振蕩模塊包括變?nèi)荻O管、電容、電感、雙向比較器和電阻，所述變?nèi)荻O管的輸出端與所述電容串聯(lián)，形成第一支路；所述第一支路的兩端與所述電感并聯(lián)，并且分別與所述雙向比較器的輸入端連接；所述雙向比較器的輸出端經(jīng)所述電阻與其正向輸入端連接。

另外一方面，本發(fā)明提供了一種高精度的鎖相方法，包括：獲取輸入信號(hào)的頻率，生成與輸入信號(hào)的頻率相同的輸出信號(hào)；根據(jù)輸入信號(hào)與輸出信號(hào)之間的相位差，調(diào)整所述輸出信號(hào)的頻率的變化方向。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，根據(jù)輸入信號(hào)與輸出信號(hào)之間的相位差，調(diào)整所述輸出信號(hào)的頻率的變化方向的步驟包括：如果所述輸入信號(hào)的相位超前于所述輸出信號(hào)，則調(diào)整所述輸出信號(hào)的頻率先增大再減小，直至所述輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的相位相同；如果所述輸入信號(hào)的相位滯后于所述輸出信號(hào)，則調(diào)整所述輸出信號(hào)的頻率先減小再增大，直至所述輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的相位相同。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，比較所述輸入信號(hào)與輸出信號(hào)的相位差還包括：對(duì)所述輸入信號(hào)整形成方波信號(hào)，以及所述輸出信號(hào)為正弦波信號(hào)，并將所述正弦波信號(hào)整形成方波信號(hào)進(jìn)行相位比較。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果如下：