[發(fā)明專利]一種頻率合成器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611270084.6
• 申請(qǐng)日: 2016-12-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106788421A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 夏德起;蔡朝鋒;王珂;張勇軍;毛鴻書
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 陜西烽火電子股份有限公司
• 主分類號(hào): H03L7/18
• 分類號(hào): H03L7/18
• 代理公司: 西安睿通知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙)61218
• 代理人: 惠文軒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無(wú)線電通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種頻率合成器。

背景技術(shù)

頻率合成技術(shù)是利用一個(gè)或多個(gè)高穩(wěn)定度的晶體振蕩器產(chǎn)生一系列等間隔的、離散的、高穩(wěn)定度頻率的一項(xiàng)技術(shù)。實(shí)現(xiàn)頻率合成的器件、設(shè)備等稱為頻率合成器，它是現(xiàn)代通信技術(shù)中的重要組成部分之一，可為通信設(shè)備提供大量精確且迅速轉(zhuǎn)換的載波信號(hào)和本振信號(hào)。

鎖相式頻率合成器是一種重要的頻率合成器。單環(huán)鎖相式頻率合成器的結(jié)構(gòu)模型如圖1所示，主要由基準(zhǔn)分頻器(÷R)、鑒相器(Phase Detector，PD)、環(huán)路濾波器(Loop Filter，LF)、壓控振蕩器(Voltage Controlled Oscillator，VCO)和可變分頻器(÷N)組成，工作原理為：環(huán)路開(kāi)始工作后，晶振產(chǎn)生的信號(hào)頻率fi經(jīng)基準(zhǔn)分頻器分頻后獲得基準(zhǔn)頻率fR(也稱參考頻率)，壓控振蕩器輸出頻率fo經(jīng)可變分頻器進(jìn)行分頻，再將可變分頻器輸出頻率fv＝fo/N與基準(zhǔn)頻率fR在鑒相器中進(jìn)行比較，如果二者不同，則兩個(gè)信號(hào)將存在固有的頻率差，必將產(chǎn)生一直在變化的相位差，鑒相器輸出的誤差電壓就會(huì)在一定范圍內(nèi)變化，在鑒相器輸出的誤差電壓的控制下，壓控振蕩器的頻率也隨之變化。若壓控振蕩器輸出頻率fo變化使得可變分頻器輸出頻率fv與基準(zhǔn)頻率fR相等后，即達(dá)到滿足穩(wěn)定性的條件，壓控振蕩器輸出頻率fo也將穩(wěn)定下來(lái)，此時(shí)，晶振產(chǎn)生的輸入信號(hào)和壓控振蕩器輸出信號(hào)之間的頻差為零，相位差也將恒定，鑒相器輸出的誤差電壓保持不變，環(huán)路進(jìn)入“鎖定”狀態(tài)。

然而，單環(huán)數(shù)字鎖相式頻率合成器雖然能夠?qū)崿F(xiàn)頻率合成，但是當(dāng)可變分頻比較大時(shí)，輸出噪聲也較大。而且單環(huán)數(shù)字鎖相式頻率合成器需要靠降低參考頻率或提高分頻器的分頻比來(lái)實(shí)現(xiàn)較高的頻率分辨率，也即單環(huán)數(shù)字鎖相式頻率合成器存在高參考頻率、低分頻比與高分辨率之間的矛盾。而在頻率合成技術(shù)領(lǐng)域人們往往希望用參考頻率較高的信號(hào)和分頻比較低的分頻器來(lái)合成大帶寬、高分辨率、低相位噪聲的頻率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種頻率合成器，能夠解決現(xiàn)有單環(huán)數(shù)字鎖相式頻率合成器存在的高參考頻率、低分頻比與高分辨率間的矛盾，可以實(shí)現(xiàn)寬頻率范圍、高分辨率、低相位噪聲的本振輸出。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例采用如下技術(shù)方案：

提供一種頻率合成器，包括：微控制單元MCU、高位鎖相環(huán)、低位鎖相環(huán)、混合相加鎖相環(huán)、減法器、低通濾波器、功分器以及放大電路；

其中，高位鎖相環(huán)包括一鎖相環(huán)芯片、一環(huán)路濾波器、以及三個(gè)壓控振蕩器，三個(gè)壓控振蕩器的工作頻段互不相同；鎖相環(huán)芯片的輸出端接環(huán)路濾波器的輸入端，環(huán)路濾波器的輸出端分別與三個(gè)壓控振蕩器的輸入端相連，三個(gè)壓控振蕩器的輸出端分別與鎖相環(huán)芯片的射頻信號(hào)輸入端相連，三個(gè)壓控振蕩器之一的輸出端為高位鎖相環(huán)的輸出端；MCU的VCO選通信號(hào)輸出端分別與三個(gè)壓控振蕩器的使能信號(hào)輸入端相連；低位鎖相環(huán)的輸出端接混合相加鎖相環(huán)的射頻信號(hào)輸入端；混合相加鎖相環(huán)的輸出端接功分器的輸入端；功分器的輸出端分別接減法器的正輸入端以及放大電路的輸入端，高位鎖相環(huán)的輸出端接減法器的負(fù)輸入端；減法器的輸出端接低通濾波器的輸入端；低通濾波器的輸出端接混合相加鎖相環(huán)的參考信號(hào)輸入端；放大電路的輸出端為頻率合成器的信號(hào)輸出端。

基于本發(fā)明提供的頻率合成器，高位鎖相環(huán)、低位鎖相環(huán)和混合相加鎖相環(huán)構(gòu)成三環(huán)鎖相式頻率合成器，通過(guò)高位鎖相環(huán)提供高頻率、低分辨率的輸出，低位鎖相環(huán)提供高分辨率、低頻率的輸出，再通過(guò)混合相加環(huán)將高位鎖相環(huán)和低位鎖相環(huán)輸出的分量相加，從而獲得高工作頻率、高分辨率的輸出。因此，在輸出相同的頻率時(shí)，可大幅地減小分頻比，從而減少環(huán)路的寄生輸出和相位噪聲，同時(shí)還提高了頻率捕捉性能。同時(shí)，通過(guò)將單環(huán)中較大的分頻比分裂成兩個(gè)分頻比均較小的單環(huán)，同時(shí)將兩個(gè)單環(huán)尤其是高頻率環(huán)的參考頻率大幅提高，解決了要求參考頻率高、分頻比小與分辨率高的矛盾。此外，在本發(fā)明提供的頻率合成器中，由于在高位鎖相環(huán)中采用了三個(gè)壓控振蕩器，且三個(gè)壓控振蕩器的工作頻段不同，MCU根據(jù)參考頻率的不同可以產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的VCO選通信號(hào)以控制不同頻段的壓控振蕩器工作，從而實(shí)現(xiàn)較寬的頻率范圍輸出。綜上可見(jiàn)，基于本發(fā)明提供的頻率合成器，可以實(shí)現(xiàn)寬頻率范圍、高分辨率、低相位噪聲的本振輸出。

附圖說(shuō)明