[實用新型]一種快速鎖定微波頻率源鎖相電路及設備

有效

• 申請號: 201520192523.0
• 申請日: 2015-04-01
• 公開（公告）號: CN204442345U
• 公開（公告）日: 2015-07-01
• 發明（設計）人: 王崔州;吳洋;楊曉東;吳成林
• 申請（專利權）人: 成都西蒙電子技術有限公司
• 主分類號: H03L7/099
• 分類號: H03L7/099
• 代理公司: 四川力久律師事務所 51221
• 代理人: 熊曉果;韓洋

技術領域

本實用新型涉及通信領域，特別涉及一種快速鎖定微波頻率源鎖相電路及設備。

背景技術

隨著電子設備的發展，電子系統對頻率源提出了愈來愈高的要求，通過鎖相技術得到高質量的微波頻率綜合發生器的微波鎖相頻率源技術也得到很大發展。

鎖相壞(PLL)如圖1所示：包括鑒相器(PD)、環路濾波器(LF)、壓控振蕩器(VCO)，鑒相器(PD)把參考輸入信號(XTAL)的相位與壓控振蕩器(VCO)信號的相位進行比較，由鑒相器(PD)將這兩個輸入信號的相位誤差轉換為誤差電壓，該電壓由環路濾波器濾波后作為壓控振蕩器(VCO)的控制電壓，控制電壓改變壓控振蕩器(VCO)的輸出頻率，當閉環系統穩定后，壓控振蕩器(VCO)的輸出頻率即達到所需要的頻率，完成輸出頻率與參考頻率的鎖定。當輸出頻率高于參考頻率時，一般還需要在反饋支路增加分頻器(N)，使得輸入到PD的兩路信號頻率大致相等。同樣，參考信號也可以使用一個分頻器(R)，來獲得較小的鑒相頻率。

在微波頻率綜合器的所有技術指標中，相位噪聲(Phase?noise)和跳頻時間是兩項核心的指標。其中，跳頻時間是指頻率綜合器從一個輸出頻率變換到另一個輸出頻率所需要的轉換時間。一般說來，跳頻時間越短的微波頻率器件的性能越好；調頻時間短的微波頻率器件在雷達、跳頻通訊、電子對抗等領域有非常大的應用空間，將微波頻率器件的調頻時間縮短是本領域專業技術人員一直努力研究的方向。

影響跳頻時間的因素有很多，目前跳頻時間最快的頻率源架構是直接頻率合成(DDS)，但是直接頻率合成(DDS)也有自身的缺點，如：架構復雜、體積龐大、雜散高等，這些缺點限制了其在頻率源領域的廣泛應用。在采用鎖相環架構的頻率綜合器，由于結構簡單、體積小、成本低、相噪雜散指標好等優點，仍然是目前使用最多的頻率綜合器架構。

在鎖相環架構中，跳頻時間很難有精確地公式可以表達，一般給出經驗公：

LT≈400Fc*(1-10*log|ΔF|)]]>

ΔF=FtFj]]>

其中，LT為跳頻時間，Fc為環路帶寬，Ft為頻率容差，也就是與目標頻率的差頻，在大家認可的頻差范圍內，即認定頻率源已經處于鎖定狀態。Fj為跳躍頻率，即如從F1跳躍到目標頻率F2，那么Fj＝F2-F1。

由上述公式可見，如果在Ft保持一定的情況下，要減小LT為跳頻時間的值，需要盡量小的跳躍頻率，盡量大的環路帶寬。因此，人們在這兩個方面采用了很多方法來努力解決鎖相頻率源的跳頻時間。在提高環路帶寬方面，采用了可變環路帶寬來兼顧跳頻時間和鎖定后相噪指標的矛盾。在減小跳頻頻率方面，采用了預置電壓來預置壓控振蕩器(VCO)的目標頻率，使其輸出頻率逼近最終鎖定頻率，使得鎖相環處于快速捕捉帶內，減小鎖定時間。

現有的技術方案主要是采用一個壓控振蕩器(VCO)輔助調諧電路，其主要的工作原理可以如圖2所示。其主要工作原理是先通過已知的目標頻率信息，結合壓控振蕩器(VCO)特性，計算出大致的調諧電壓，通過壓控振蕩器(VCO)粗調諧電路加在壓控振蕩器(VCO)調諧段，使得壓控振蕩器(VCO)快速預置到目標頻率附近，然后再將電路切換到鎖相環電路，達到減小跳頻頻差的目的，減小跳頻時間。