[發明專利]一種帶頻移的頻率鎖定環

在審

• 申請號: 201711135033.7
• 申請日: 2017-11-16
• 公開（公告）號: CN109802673A
• 公開（公告）日: 2019-05-24
• 發明（設計）人: 鄒謀炎;鄒熙
• 申請（專利權）人: 北京華同微波科技有限公司
• 主分類號: H03L7/099
• 分類號: H03L7/099
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種帶頻移的頻率鎖定環或簡稱鎖頻環是一個控制系統或電路，其輸出信號頻率能跟隨輸入信號頻率，保持頻率之差不變?；镜膸ьl移鎖頻環由混頻器、頻率?電壓幅度變換部件、檢波器、調整放大器、和壓控振蕩器組成。適當設計電路，使得鎖頻環中頻率?電壓幅度變換部件過渡帶的頻率?電壓幅度下降(上升)和壓控振蕩器的電壓?頻率上升(下降)在某個頻率?電壓點上達到平衡，即實現回路的鎖定。實際的鎖頻環有升頻式和降頻式兩種，它們的輸出信號頻率分別高于或低于輸入信號頻率。帶頻移鎖頻環可直接用作頻移器、雙頻信號產生器、具自動跟蹤鎖定能力的鎖頻接收機，為雷達、通訊等系統設計提供新概念和機制。本發明整體或部分能夠構成鎖頻環專用芯片。

技術領域

本發明涉及電子信息領域，提出一種帶頻移的頻率鎖定環(Frequency LockedLoop， FLL)。

背景技術

鎖相環(Phase Locked Loop，PLL)技術是電子信息領域中應用廣泛并且發展成熟的技術。但在應用中鎖相環不總能符合應用需求。通常的經驗是，鎖相環的實現代價較高，相位或頻率的捕捉范圍較窄，設計和調整比較麻煩。還有一些更深度的問題。例如在雷達、通信和電子儀器設計中，常常需要參照某個給定信號頻率F₁產生另一個信號頻率F₂，它們之間的頻率差ΔF＝F₁-F₂很小。例如對毫米波、太赫茲、直到光頻的弱信號接收變換處理中，信號頻率極高，希望變頻到某個較低的頻率上處理，人們需要的頻率是差頻ΔF。這時的相對頻移量|ΔF/F₁|很小，例如到10^-6或更小，又要求頻移量ΔF數值穩定，這就不是一個簡單問題。設計人員會發現，處理這種應用使用鎖相環的代價會很高，不容易被工業應用所接受。在應用中，頻率為F₁的信號S₁可以是接收信號，F₁的數值可能隨時間漂移。因此要有一個跟蹤機制來產生F₂，才能保證ΔF數值穩定。此外，應用中的鎖相環都使用大量的脈沖數字電路，造成輸出頻率的噪聲基底高，不利于弱信號的接收變換處理；當鎖相環用于產生發射信號時，噪聲基底會影響發射信號的品質。

在本發明中提出的帶頻移的鎖頻環是一個控制系統或電路，它接受一個輸入信號并產生一個輸出信號，該輸出信號的頻率與輸入信號頻率之差是一個固定值；當輸入信號頻率變化，輸出頻率將跟隨地變化，而它們頻率之差保持不變。

帶頻移的鎖頻環可以稱為跟蹤式頻移器。在音頻技術中常常使用一種頻移器來達到一種特別的聽覺效果。這種音頻頻移器通常用調幅和邊帶提取方法來實現，和本發明的工作機制完全不同。當頻率達到GHz以上且相對頻移很小時，邊帶提取方法的實現代價會越來越高。

在通訊和控制領域，文獻中報道了多種不帶頻移的鎖頻環，也稱為頻率跟蹤器，其功能和機制與本發明不同。這些鎖頻環服務于指定的應用需求，例如恢復輸入信號中包含的同步基頻；或者作為頻率變化的傳感器，測量接收頻率與指定頻率的誤差，用于反饋控制，保持頻率穩定。不帶頻移的鎖頻環與鎖相環的技術目標接近，只是鎖頻環有希望達到更寬的頻率捕捉范圍。在這些技術中，包含有對輸入信號頻率的估計環節甚至數字信號處理需求，這種技術基本上限于專用。有一種使用頻率-電壓轉換部件的鎖頻環，其頻率被鎖定的準確度受模擬部件特性一致性和溫度穩定性的限制。特別是，它不適合參照弱信號來實現頻率鎖定。

本發明提出的帶頻移鎖頻環既是一種頻移信號產生器，也能作為一種鎖頻接收機。這種鎖頻接收機具有超外差接收機的形式，而常規超外差接收機的本振頻率沒有本發明提出的頻率跟蹤機制。因此本發明的鎖頻環可直接用于發射機，也能用于接收和檢測微弱并帶噪的信號。當用來帶頻移地跟蹤信號同步頻率時，就為提取調頻、調幅、調相信息提供了不同于無頻移的頻率跟蹤器的新機制。這意味著，本發明提出的鎖頻環技術是一種基本技術，可以直接應用于各種電子和光學收發系統和測量系統，會影響這些系統的設計概念和方法，衍生出新的應用發展。

發明內容