一種鎖相環(huán)頻率合成器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鎖相環(huán)頻率合成器，包括頻率合成單元、射頻開關(guān)、鑒頻鑒相器、第一環(huán)路濾波器、壓控振蕩器、預(yù)分頻器、直接數(shù)字頻率合成器和第二環(huán)路濾波器；頻率合成單元的輸入端用于接收一級參考頻率，頻率合成單元將一級參考頻率進行合成處理并輸出i個頻率，射頻開關(guān)在i個頻率中任意選擇一個與輸出頻率不成倍數(shù)關(guān)系的頻率作為二級參考頻率；鑒頻鑒相器將二級參考頻率和濾波后的反饋頻率進行相位比較，并根據(jù)比較結(jié)果輸出鑒相電壓；第一環(huán)路濾波器對鑒相電壓進行濾波處理輸出誤差電壓；壓控振蕩器將誤差電壓轉(zhuǎn)換為輸出頻率；直接數(shù)字頻率合成器用于對預(yù)分頻器輸出的頻率進行小數(shù)分頻處理后輸出反饋頻率。本發(fā)明利用多個參考源的切換，可以有效抑制雜散。
【專利說明】一種鎖相環(huán)頻率合成器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于無線電【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種鎖相環(huán)頻率合成器。

【背景技術(shù)】
[0002] 在近現(xiàn)代電子裝備與電子系統(tǒng)中，頻率合成技術(shù)已經(jīng)成為一項不可或缺的關(guān)鍵技 術(shù)，在各個領(lǐng)域都得到了十分廣泛的應(yīng)用。時至今日，為了滿足不同的應(yīng)用需求，各種各樣 的新型頻率合成方案仍然在源源不斷地涌現(xiàn)出來。
[0003] 頻率合成技術(shù)作為一項能夠產(chǎn)生高質(zhì)量正弦波的關(guān)鍵技術(shù)，在電子測量系統(tǒng)與電 子設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用。在接收機中，利用頻率合成技術(shù)設(shè)計的頻率源作為本地振蕩 器，將載波信號混頻下變頻為基帶信號；在發(fā)射機中，頻率源同樣作為本振，將基帶信號混 頻上變頻，調(diào)制到載波上，然后通過天線發(fā)射到空間中；在電子測量系統(tǒng)中，頻率源作為整 個測量系統(tǒng)的參考信號，在實現(xiàn)各種信號測量的過程中起著至關(guān)重要的作用。在這些應(yīng)用 中，頻率源的性能直接影響了整個系統(tǒng)和設(shè)備的性能。
[0004] 在測試測量領(lǐng)域，以安捷倫和羅格與施瓦茨為代表的儀器儀表生產(chǎn)商，都在頻率 合成【技術(shù)領(lǐng)域】有非常深厚的技術(shù)積累。在頻譜儀、信號分析儀、網(wǎng)絡(luò)分析儀等諸多儀器儀表 中，頻率合成器是最為根本的核心部件。作為整個儀器設(shè)備的參考與工作時鐘，不僅僅是頻 率分辨率和雜散抑制，工作帶寬、頻率轉(zhuǎn)換時間、頻率準確度與穩(wěn)定度、相位噪聲等指標的 好壞都會直接影響整個儀器的測試性能，可以說沒有一個性能優(yōu)越的頻率合成器就不可能 有性能優(yōu)越的測試測量設(shè)備。
[0005] 總之，頻率合成器作為微波射頻系統(tǒng)的核心，其研究、設(shè)計、使用已經(jīng)貫穿到整個 行業(yè)的各個環(huán)節(jié)。研制更寬工作帶寬、更高頻率分辨率、更短頻率轉(zhuǎn)換時間、更高頻率準確 度與穩(wěn)定度、更低相位噪聲、更高雜散抑制、更小體積的頻率合成器是整個射頻微波行業(yè)的 總體趨勢。
[0006] 對應(yīng)不同的需求，頻率合成技術(shù)會有各式各樣的解決方案，但歸根結(jié)底都是基于 三種最基本的方案：直接頻率合成、間接頻率合成、直接數(shù)字合成。
[0007] 直接頻率合成（Direct Synthesis，DS)技術(shù)是最早發(fā)展起來的一項頻率合成技 術(shù)。用到的關(guān)鍵射頻微波器件有混頻器、倍頻器、分頻器、梳狀譜發(fā)生器以及濾波器等。利 用這些器件，將輸入的參考信號進行加、減、乘、除運算，最后通過開關(guān)切換得到需要的頻率 信號。因為只用到一些無源的二極管器件，所以利用這種方案設(shè)計的頻率合成器具有相位 噪聲低的特點。同時，頻率切換速度僅僅依賴于開關(guān)的切換速度，可以做到納秒級別得快速 切換。但是，由于使用了混頻器、倍頻器、分頻器、梳狀譜發(fā)生器等非線性器件，輸出信號中 存在復(fù)雜的雜散信號。為了抑制這些雜散，需要合理規(guī)劃頻段，使用大量的濾波器，效果卻 很有限，因此直接頻率合成技術(shù)具有體積大，雜散抑制差的缺點。
[0008] 間接頻率合成技術(shù)是一項以鎖相環(huán)（Phase-Locked Loop, PLL)為核心的頻率合 成技術(shù)。主要部件包括：鑒頻鑒相器（Phase Frequency Detector, PFD)、環(huán)路低通濾波器 (Low Pass Filter，LPF)、壓控振蕩器（Voltage Controlled 0scillator，VC0)、分頻器等。 利用鎖相環(huán)的負反饋環(huán)路，將輸出頻率鎖定在參考頻率的N倍頻。根據(jù)N的不同，可以將鎖 相環(huán)分為小數(shù)鎖相環(huán)和整數(shù)鎖相環(huán)，兩者各有特點，應(yīng)用于不同的場合。鎖相環(huán)頻率合成器 的輸出帶寬由VCO決定，具有頻帶寬的優(yōu)點。另外，由于鎖相環(huán)對輸入?yún)⒖汲尸F(xiàn)低通濾波器 的特性，可以通過調(diào)節(jié)環(huán)路帶寬來得到很好的頻譜純度，避免了大量濾波器的使用，減小了 體積。但是，由于較窄的環(huán)路帶寬限制了壓控振蕩器電壓控制端電容的充放電時間，鎖相環(huán) 頻率合成器的轉(zhuǎn)換時間相對較慢。同時，因為環(huán)路帶內(nèi)增加了 PFD的鑒相噪聲，帶外相位噪 聲又由Q值相對較低的壓控振蕩器決定，所以這種方案的相位噪聲指標與直接頻率合成技 術(shù)相比相對較差。隨著鎖相環(huán)技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)發(fā)展出模擬鎖相環(huán)、混合鎖相環(huán)、全數(shù)字鎖 相環(huán)、集成鎖相環(huán)和軟件鎖相環(huán)等不同類別的鎖相環(huán)。
[0009] 直接數(shù)字頻率合成（Direct Digital Synthesis，DDS)技術(shù)是隨著數(shù)字IC技術(shù)、 模擬IC技術(shù)和計算機技術(shù)的不斷發(fā)展而產(chǎn)生的一項全新的技術(shù)，并在現(xiàn)代頻率合成技術(shù) 中發(fā)揮著越來越重要的作用。其原理是將輸出信號的幅度與相位對應(yīng)起來，相位與時間對 應(yīng)起來，輸出的幅度由存儲在ROM中的數(shù)字量表征。在不同時刻對不同ROM地址中的幅度 值做數(shù)模轉(zhuǎn)換，得到該時間片的模擬幅度值，因此，理論上可以合成任意波形的信號。這種 技術(shù)具有相對頻帶寬、頻率分辨率高、集成度高的優(yōu)點，但是受到CMOS工藝等因素的影響， 其輸出的絕對頻率相對較低。同時，由于技術(shù)本身的缺陷，造成輸出信號中存在較大的雜散 信號。另外，這種技術(shù)具有較強的數(shù)字調(diào)制能力，所以在基帶信號處理中也具有十分廣泛的 應(yīng)用。目前，這項技術(shù)往往與間接頻率合成技術(shù)相結(jié)合，發(fā)揮各自的優(yōu)勢，設(shè)計出結(jié)構(gòu)復(fù)雜 多變的頻率合成方案。
[0010] 如上所述，DDS采用全數(shù)字化結(jié)構(gòu)，具有頻率轉(zhuǎn)換時間短、頻率分辨率高、相位噪 聲低等許多優(yōu)點，但其合成頻率較低，輸出頻率雜散分量較大，頻譜純度不如鎖相環(huán)合成器 PLL ;PLL頻率合成技術(shù)具有工作頻率高、寬帶、頻譜質(zhì)量好的優(yōu)點，但頻率分辨率低，頻率 建立時間短，所以將兩種技術(shù)結(jié)合起來構(gòu)成DDS+PLL組合頻率綜合器，取長補短實現(xiàn)頻率 合成，可以達到單一技術(shù)難以達到的效果。DDS+PLL組合頻率綜合器的關(guān)鍵技術(shù)問題是DDS 輸出帶有很多雜散信號，尤其是輸出信號近端的雜散無法用濾波器濾除，這在一定程度上 將影響系統(tǒng)的頻譜純度。
[0011] 一般情況下，在系統(tǒng)允許的情況下，減小環(huán)路的帶寬有利于小數(shù)分頻雜散的抑制。 但由于一般系統(tǒng)帶寬受到穩(wěn)定性、抗震性、頻率轉(zhuǎn)換速度等指標的限制，不能太窄，因而，減 小小數(shù)分頻雜散主要依靠對系統(tǒng)進行適當?shù)南辔谎a償。其中一種相位補償方法是將分數(shù) N控制部分的數(shù)字累加器輸出加到D/A變換器。該變換器提供一個反向的電流斜升給鑒 相器輸出來抵消其產(chǎn)生的相位誤差的影響，這種校正就叫做模擬相位內(nèi)插（Ana 1 〇g Phase Interpolation，API)。當環(huán)路工作在小數(shù)分頻時，API校正電路能產(chǎn)生抵消鑒相器輸出變 化的信號。
[0012] 校正電路由電平轉(zhuǎn)換器、二極管開關(guān)和電流源組成。這些電流源全部連接到電流 相加積分放大器的輸入端節(jié)點上，經(jīng)積分放大后輸出，電流源向節(jié)點提供保持電流，電流保 持時間取決于輸入端的負脈沖寬度。API校正技術(shù)要求精度高，調(diào)整十分困難，0.03%的 API精度才能把調(diào)制信號邊帶降低到-70dBc。
[0013] 現(xiàn)在已研究并獲得應(yīng)用的一種更為有效的方法是數(shù)字校正方法。這種采用數(shù)字校 正方法的小數(shù)分頻器是采用Σ -Λ調(diào)制器來實現(xiàn)，Σ -Λ技術(shù)就是將輸入信號以遠超過奈 奎斯特頻率的采樣頻率進行高速采樣，對每個采樣信號量化位數(shù)常采用1位，通過這一過 采樣技術(shù)及反饋環(huán)本身的結(jié)構(gòu)對由于A/D變換產(chǎn)生的量化噪聲進行整形，使其變化到信號 帶寬之外，同時利用鎖相環(huán)路本身對于輸入噪聲的低通濾波特性，在小數(shù)分頻噪聲加到VCO 之前就把它濾除掉，這樣就大大改善了小數(shù)分頻器的頻譜純度。雖然Σ -Λ技術(shù)比較好地 解決了小數(shù)雜散的問題，但雜散依然相對較大，能達到接近_60dBc左右，雜散性能仍然不 夠高，不滿足某些技術(shù)要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種鎖相環(huán)頻率合成器，旨在解決 現(xiàn)有技術(shù)不能避免鎖相環(huán)輸出頻率在參考頻率整數(shù)倍附近的雜散的問題。
[0015] 本發(fā)明提供了一種鎖相環(huán)頻率合成器，包括：頻率合成單元、射頻開關(guān)、鑒頻鑒相 器、第一環(huán)路濾波器、壓控振蕩器、預(yù)分頻器、直接數(shù)字頻率合成器和第二環(huán)路濾波器；所述 頻率合成單元的輸入端用于接收一級參考頻率所述頻率合成單元用于將一級參考頻率 f；進行合成處理并輸出i個頻率fi，i為大于等于2的正整數(shù)；所述射頻開關(guān)的輸入端連接 至所述頻率合成單元的輸出端，用于在所述i個頻率中任意選擇一個與輸出頻率f。不成倍 數(shù)關(guān)系的頻率作為二級參考頻率f t ;所述鑒頻鑒相器的輸入端連接至所述射頻開關(guān)的輸出 端，所述第一環(huán)路濾波器的輸入端連接至所述鑒頻鑒相器的輸出端，所述壓控振蕩器的輸 入端連接至所述第一環(huán)路濾波器的輸出端，所述預(yù)分頻器的輸入端連接至所述壓控振蕩器 的輸出端，所述直接數(shù)字頻率合成器的輸入端連接至所述預(yù)分頻器的輸出端，所述第二環(huán) 路濾波器的輸入端連接至所述小數(shù)分頻器的輸出端，所述第二環(huán)路濾波器的輸出端連接至 所述鑒頻鑒相器的反饋端；所述鑒頻鑒相器用于將二級參考頻率f t和濾波后的反饋頻率ff 進行相位比較，并根據(jù)比較結(jié)果輸出鑒相電壓Ud (t);第一環(huán)路濾波器用于對所述鑒相電壓 ud(t)進行濾波處理后輸出誤差電壓Uc;(t);所述壓控振蕩器用于將所述誤差電壓ujt)轉(zhuǎn) 換為輸出頻率f。；所述預(yù)分頻器用于對所述輸出頻率進行分頻處理使得預(yù)分頻器輸出的頻 率在直接數(shù)字頻率合成器的工作頻率范圍內(nèi)；直接數(shù)字頻率合成器用于對預(yù)分頻器輸出的 頻率進行小數(shù)分頻處理后輸出反饋頻率；第二環(huán)路濾波器用于對直接數(shù)字頻率合成器輸出 的反饋頻率進行濾波處理后輸出頻率f f給所述鑒頻鑒相器。
[0016] 其中，所述頻率合成單元包括鎖相環(huán)以及i個分頻器，所述鎖相環(huán)的輸入端作為 所述頻率合成單元的輸入端用于接收一級參考頻率f;，每一個分頻器的輸入端連接至所述 鎖相環(huán)的輸出端，每一個分頻器的輸出端作為所述頻率合成單元的輸出端。
[0017] 其中，所述直接數(shù)字頻率合成器包括：依次連接的頻率寄存器、累加器、相位寄存 器、正弦查找表、D/A變換器和模擬濾波器；所述頻率寄存器的輸入端用于存放頻率控字K， 所述相位寄存器的輸出端還與所述累加器連接；所述模擬濾波器的輸出端用于連接所述第 二環(huán)路低通濾波器的輸入端；所述累加器、所述正弦查找表和所述D/A變換器還分別與所 述預(yù)分頻器的輸出端連接。
[0018] 其中，所述頻率合成單元輸出的頻率fi與所述壓控振蕩器的輸出頻率f。之間的關(guān) 系為 ：fi、f2……fi的最小公倍數(shù)大于鎖相環(huán)頻率合成器的最高輸出頻率f_x，且所述輸出 頻率f。與所述二級參考頻率f t不成倍數(shù)關(guān)系。本發(fā)明采用DDS內(nèi)插鎖相環(huán)分頻反饋的形 式，利用多個參考源的切換，避免鎖相環(huán)輸出頻率在參考頻率整數(shù)倍附近的雜散，可以有效 抑制雜散。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019] 圖1是本發(fā)明實施例提供的可變參考源的鎖相頻率合成器原理圖；
[0020] 圖2是本發(fā)明實施例提供的鎖相環(huán)分頻方案原理框圖；
[0021] 圖3是本發(fā)明實施例提供的DDS原理框圖；
[0022] 圖4(a)是本發(fā)明實施例提供的鑒相器相位累加過程圖；
[0023] 圖4(b)是本發(fā)明實施例提供的VCO調(diào)諧端電壓圖；
[0024] 圖5是本發(fā)明實施例提供的結(jié)合DDS原理的相噪分析模型；
[0025] 圖6 (a)是本發(fā)明實施例提供的IOOMHz參考頻率步進分布圖；
[0026] 圖6 (b)是本發(fā)明實施例提供的103MHz參考頻率步進分布圖。

【具體實施方式】
[0027] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對 本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。
[0028] 本發(fā)明提供的鎖相環(huán)頻率合成器是一個能夠跟蹤輸入信號相位的閉環(huán)自動控制 系統(tǒng)，鎖相環(huán)路有其獨特的優(yōu)良特性，它具有載波跟蹤特性，作為一個窄帶跟蹤濾波器，可 提取淹沒在噪聲之中的信號；可作提供一系列頻率高穩(wěn)定的頻率源；可進行高精度的相位 與頻率測量等等。
[0029] 圖1是按照本發(fā)明提出的一種可變參考源的鎖相頻率合成器原理圖，在該方案 中，我們使用可變參考源替代傳統(tǒng)的單一參考頻率源，該鎖相環(huán)頻率合成器包括：頻率合成 單元1、射頻開關(guān)2、鑒頻鑒相器（PFD) 3、第一環(huán)路濾波器4、壓控振蕩器（VCO) 5、預(yù)分頻器 6、直接數(shù)字頻率合成器（DDS) 7和第二環(huán)路濾波器8 ;頻率合成單元1的輸入端用于接收一 級參考頻率f；，射頻開關(guān)2的輸入端連接至所述頻率合成單元1的輸出，鑒頻鑒相器3的 輸入端連接至射頻開關(guān)2的輸出端，第一環(huán)路濾波器4的輸入端連接至鑒頻鑒相器3的輸 出端，壓控振蕩器5的輸入端連接至第一環(huán)路濾波器4的輸出端，預(yù)分頻器6的輸入端連接 至壓控振蕩器5的輸出端，直接數(shù)字頻率合成器7的輸入端連接至預(yù)分頻器6的輸出端，第 二環(huán)路濾波器8的輸入端連接至直接數(shù)字頻率合成器7的輸出端，第二環(huán)路濾波器8的輸 出端連接至鑒頻鑒相器3的反饋端；其中f；作為一級參考頻率，經(jīng)過頻率合成，得到多個頻 率，經(jīng)由射頻開關(guān)2控制，提供可變輸出頻率，輸送給鑒頻鑒相器3作為二級參考頻率&。初 始時刻，直接數(shù)字頻率合成器7經(jīng)過第二環(huán)路濾波器8濾波后的輸出頻率與二級參考頻率 不相等，兩個信號的相位差以其頻率差為速度不斷地增大。這時的鎖相環(huán)并不能鎖定。鑒 頻鑒相器3的輸出經(jīng)過第一環(huán)路濾波器4后與壓控振蕩器5的調(diào)諧端相連。根據(jù)兩個輸入 信號的相位關(guān)系，鑒頻鑒相器3不斷改變電壓u d (t)，從而改變壓控振蕩器5的輸出頻率&， 最終使直接數(shù)字頻率合成器7經(jīng)過第二環(huán)路濾波器8的輸出頻率和參考頻率相等，且相位 保持一致。這時鎖相環(huán)進入鎖定狀態(tài)，鑒頻鑒相器3的輸出也不再變化。
[0030] 本發(fā)明實施例中，頻率合成單元1輸出的頻率&與壓控振蕩器5的輸出頻率f。之 間的關(guān)系為 ：fi、f2……A的最小公倍數(shù)大于鎖相環(huán)頻率合成器的最高輸出頻率f_x，且所 述輸出頻率f。與所述二級參考頻率ft不成倍數(shù)關(guān)系。
[0031] 當i以為2為例，可以提供兩個參考頻率和f2給鑒相器，根據(jù)輸出頻率決定選 哪個頻率作為二級參考頻率，輸出頻率f。與輸入頻率f t不能成倍數(shù)關(guān)系，并且滿足f\*f2 > 輸出頻率帶寬），當i為3或者更大整數(shù)時，以此類推。
[0032] 本發(fā)明相比傳統(tǒng)的頻率合成器增加了頻率合成單元1和射頻開關(guān)2,輸出頻率f。 在鑒相器輸入頻率整數(shù)倍附近會出現(xiàn)很多近端雜散，傳統(tǒng)的方法都沒有很好的解決雜散問 題，這兩個模塊為鑒相器提供了可變參考源，使得與輸入頻率A不成整數(shù)倍關(guān)系，從而雜散 會大大減小。
[0033] 參考源的設(shè)計是這個方案的關(guān)鍵所在。為了能在2. 6GHZ-3. 2GHz頻段實現(xiàn)高分辨 率，低雜散的性能，多個二級參考頻率的最小公倍數(shù)要在600MHz以上。本發(fā)明中使用鎖相 環(huán)分頻方案，原理框圖如圖2所示，鎖相環(huán)接收一級參考頻率f；，并產(chǎn)生一個高頻信號，再用 i個不同分頻比的分頻器將這個高頻信號分頻，變?yōu)閕個不同的頻率fi，最后用一個射頻開 關(guān)進行選擇，得到頻率ft。其中，射頻開關(guān)2為一個i選一開關(guān)。鎖相環(huán)分頻方案的雜散相 對較低，容易控制，保證了后級鎖相環(huán)的準確鎖定。
[0034] 為了更好的說明本發(fā)明實施例提供的鎖相環(huán)頻率合成器，下面將描述各個模塊的 工作原理。
[0035] 在可變參考源的具體實現(xiàn)上，本發(fā)明中的頻率合成單元1和射頻開關(guān)2,可以選 擇ADI公司的時鐘芯片AD9517-2和開關(guān)芯片ADG904來完成。芯片AD9517-2集成了 PFD、 VC0、分頻器，只需要外接環(huán)路低通濾波器就可以構(gòu)成一個完整的鎖相環(huán)，并可以利用內(nèi)置 分頻器和延時電路對相位、頻率和占空比進行調(diào)節(jié)。ADG904是一個四合一開關(guān)，導(dǎo)通狀態(tài) 下，IOOMHz帶寬內(nèi)的插入損耗小于0. 5dB，隔離度大于50dB。四個支路在關(guān)斷狀態(tài)下內(nèi)置 50歐姆負載，即使在關(guān)斷時也能做到端口匹配。
[0036] AD9517-2的內(nèi)置鎖相環(huán)工作在IOMHz鑒相頻率時，相位噪聲達到了 -151dBc/Hz， 內(nèi)置壓控振蕩器的輸出范圍在2. 05GHz到2. 33GHz之間。芯片有四路輸出信號，其中兩路 是高頻低壓正發(fā)射極稱合邏輯（Low Voltage Positive Emitter-Couple Logic，LVPECL) 信號，另兩路是可配置差分或者單端輸出CMOS信號。LVPECL的最大輸出頻率為2. 9GHz，單 端CMOS輸出也可以達到250MHz。內(nèi)置分頻器的附加噪聲在50MHz輸出時，達到了-142dBc/ ΗζΟΙΚΗζ，可以滿足低相位噪聲輸出的要求和鑒頻鑒相器的輸入要求。
[0037] 為了降低成本與系統(tǒng)復(fù)雜度，我們選擇使用內(nèi)置壓控振蕩器，設(shè)置VCO的輸出頻 率為2300MHz。通過內(nèi)置VCO分頻器的2分頻，輸出最大范圍接近1150MHz，而且目標輸出 范圍正好在2300MHz到3450MHz之間，可以在全帶內(nèi)做到小步進。同時為了降低芯片功耗， 我們放棄使用功率較大的LVPECL輸出，選擇兩路單端COMS輸出，并選擇46MHz和50MHz兩 個接近的頻率作為參考頻率以降低因為參考頻率變化導(dǎo)致的后級鎖相環(huán)環(huán)路帶寬變化的 效應(yīng)。通過計算，可以得到在200kHz環(huán)路帶寬70°相位裕度時有較為理想的壓控振蕩器相 位噪聲和50MHz輸出相位噪聲。
[0038] AD9517-2的四路輸出與ADG904的四路輸入相連，通過控制端口控制RFC端的輸出 頻率選擇，產(chǎn)生二級參考頻率，這樣就構(gòu)成了一個完整的可變參考信號源。
[0039] 本發(fā)明中的鑒頻鑒相器3,也稱為相位比較器，它用來比較小數(shù)分頻器產(chǎn)生的反饋 信號U f和二級參考信號七的相位差，產(chǎn)生誤差電壓。在理論上，通常采用正弦模擬PFD的 理論對其進行分析。
[0040] 在這里使用模擬乘法器作為PFD的模型。設(shè)鑒相器的相乘系數(shù)為Km(單 位為1/V)，在統(tǒng)一以ω J為參考的表不下，輸入信號Ui與反饋信號Uf可以表不 為：Ui = ViCos [ ω 0t+ Θ i ⑴];uf = Vfcos [ ω 0t+ Θ 2 ⑴];其中，二級參考頻率 A 和 濾波后的反饋頻率ff的表達式分別為：

【權(quán)利要求】
1. 一種鎖相環(huán)頻率合成器，其特征在于，包括：頻率合成單元（I)、射頻開關(guān)（2)、鑒頻 鑒相器（3)、第一環(huán)路濾波器（4)、壓控振蕩器（5)、預(yù)分頻器（6)、直接數(shù)字頻率合成器（7) 和第二環(huán)路濾波器（8); 所述頻率合成單元（1)的輸入端用于接收一級參考頻率f；，所述頻率合成單元（1)用 于將一級參考頻率f；進行合成處理并輸出i個頻率i為大于等于2的正整數(shù)； 所述射頻開關(guān)（2)的輸入端連接至所述頻率合成單元（1)的輸出端，用于在所述i個 頻率中任意選擇一個與輸出頻率f。不成倍數(shù)關(guān)系的頻率作為二級參考頻率ft ; 所述鑒頻鑒相器（3)的輸入端連接至所述射頻開關(guān)（2)的輸出端，所述第一環(huán)路濾波 器（4)的輸入端連接至所述鑒頻鑒相器（3)的輸出端，所述壓控振蕩器（5)的輸入端連接 至所述第一環(huán)路濾波器（4)的輸出端，所述預(yù)分頻器（6)的輸入端連接至所述壓控振蕩器 (5)的輸出端，所述直接數(shù)字頻率合成器（7)的輸入端連接至所述預(yù)分頻器（6)的輸出端， 所述第二環(huán)路濾波器（8)的輸入端連接至所述小數(shù)分頻器（7)的輸出端，所述第二環(huán)路濾 波器（8)的輸出端連接至所述鑒頻鑒相器（3)的反饋端； 所述鑒頻鑒相器（3)用于將二級參考頻率ft和濾波后的反饋頻率ff進行相位比較，并 根據(jù)比較結(jié)果輸出鑒相電壓ud(t);第一環(huán)路濾波器（4)用于對所述鑒相電壓ud(t)進行濾 波處理后輸出誤差電壓 Uc;(t);所述壓控振蕩器（5)用于將所述誤差電壓ujt)轉(zhuǎn)換為輸出 頻率f。；所述預(yù)分頻器（6)用于對所述輸出頻率進行分頻處理使得預(yù)分頻器（6)輸出的頻 率在直接數(shù)字頻率合成器（7)的工作頻率范圍內(nèi)；直接數(shù)字頻率合成器（7)用于對預(yù)分頻 器（6)輸出的頻率進行小數(shù)分頻處理后輸出反饋頻率；第二環(huán)路濾波器（8)用于對直接數(shù) 字頻率合成器（7)輸出的反饋頻率進行濾波處理后輸出頻率f f給所述鑒頻鑒相器（3)。
2. 如權(quán)利要求1所述的鎖相環(huán)頻率合成器，其特征在于，所述頻率合成單元（1)包括鎖 相環(huán)以及i個分頻器，所述鎖相環(huán)的輸入端作為所述頻率合成單元（1)的輸入端用于接收 一級參考頻率每一個分頻器的輸入端連接至所述鎖相環(huán)的輸出端，每一個分頻器的輸 出端作為所述頻率合成單元（1)的輸出端。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的鎖相環(huán)頻率合成器，其特征在于，所述射頻開關(guān)（2)輸出 的頻率ft與所述壓控振蕩器（5)的輸出頻率f。不成倍數(shù)關(guān)系，且i個頻率應(yīng)該滿足的關(guān)系 為：f\、f 2……A的最小公倍數(shù)大于最高輸出頻率f?ax。
【文檔編號】H03L7/085GK104320137SQ201410565839
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月22日
【發(fā)明者】吳國安, 錢煥裕, 周蘭, 徐勤芬, 方睿, 湯清華, 占臘民, 李文廣 申請人:華中科技大學