一種幫助頻率源鎖定到最佳控制電壓點(diǎn)的系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及頻率源技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種幫助頻率源鎖定到最佳控制電壓點(diǎn)的系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前的頻率源基本上采用LC振蕩器，其頻率的計(jì)算公式為:
[0003]f = I/ (2*3.14* (L*C) 0.5)
[0004]從上面的公式可以看到輸出信號(hào)頻率與L(電感)值和C(電容)值的乘積成反比；電感值和電容值在設(shè)計(jì)中為固定值，為了得到一個(gè)較小的KVCO(與LC振蕩器輸出信號(hào)的相位噪聲有關(guān))；電容值除開(kāi)可變電容的部分，被分成η個(gè)小的電容，并用二進(jìn)制或者溫度碼等方式控制這η個(gè)小的電容，壓控振蕩器工作的整個(gè)頻率范圍被這η小電容劃分成了η+1個(gè)小的頻率段，且相鄰頻率段的頻率范圍會(huì)有不同程度的交疊，每個(gè)頻率段的頻率值如下公式:
[0005]f = I/ (2*3.14* (L*nC+ Δ c) 0.5)
[0006]式中:n—小電容的個(gè)數(shù)，C—小電容的電容值，Ac—可變電容隨器件兩端電壓差的變化而變化的電容值。
[0007]為了保證頻率范圍的完整性，頻率段和頻率段之間會(huì)存在著不同程度的交疊，這會(huì)導(dǎo)致不同頻率范圍中的某些頻率點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)在多個(gè)頻率段中，如:在圖1中，同一個(gè)頻率點(diǎn)A1、A2、A3，卻分別屬于三個(gè)不同的頻率段，控制電壓Vtune是不同的；但是當(dāng)頻率源鎖定到A2、A3時(shí)，相位噪聲是較差的，且當(dāng)溫度略略的變化時(shí)，頻率源環(huán)路會(huì)出現(xiàn)失鎖的現(xiàn)象。
[0008]頻率源芯片的工作過(guò)程主要分成兩種狀態(tài):自校準(zhǔn)狀態(tài)和鎖定狀態(tài)；其中自校準(zhǔn)狀態(tài)是頻率源在開(kāi)環(huán)的情況下，固定壓控振蕩器的控制電壓Vtune，將壓控振蕩器輸出信號(hào)分頻，并將該分頻信號(hào)與R分頻器的分頻以后的信號(hào)進(jìn)行頻率比較，并依據(jù)比較的結(jié)果調(diào)整壓控振蕩器的頻率段，最終壓控振蕩器經(jīng)過(guò)分頻以后的信號(hào)頻率接近R分頻器分頻以后的輸出信號(hào)頻率；在自校準(zhǔn)完成后，頻率源環(huán)路由開(kāi)環(huán)狀態(tài)轉(zhuǎn)換成閉環(huán)狀態(tài)，在理想情況下，環(huán)路最終穩(wěn)定到自校準(zhǔn)得出的頻率段，但是在非理想的情況下，如:N分頻器和R分頻器輸出給數(shù)字校準(zhǔn)電路的信號(hào)的相位是不一致的，容易導(dǎo)致最終鎖定的頻率段不是最優(yōu)的頻率段。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種幫助頻率源鎖定到最佳控制電壓點(diǎn)的系統(tǒng)及方法，使得頻率源電路在鎖定后，壓控振蕩器的控制電壓是所有包含目標(biāo)頻率的頻率段對(duì)應(yīng)的壓控振蕩器的控制電壓中最優(yōu)的。
[0010]本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:一種幫助頻率源鎖定到最佳控制電壓點(diǎn)的系統(tǒng)，它包括頻率源電路、數(shù)字自校準(zhǔn)模塊、最優(yōu)頻率段選擇電路、數(shù)字寄存器和鎖定檢測(cè)電路，頻率源電路包括R分頻器、N分頻器、鑒頻鑒相器和壓控振蕩器。
[0011]所述的R分頻器的輸入接收參考輸入信號(hào)，R分頻器的輸出分別與鑒頻鑒相器、數(shù)字自校準(zhǔn)模塊和鎖定檢測(cè)電路的R — DIV輸入連接，N分頻器的輸出分別與鑒頻鑒相器、數(shù)字自校準(zhǔn)模塊和鎖定檢測(cè)電路的N _ DIV輸入連接，鎖定檢測(cè)電路的輸出與最優(yōu)頻率段選擇電路的輸入連接，最優(yōu)頻率段電路與數(shù)字寄存器連接進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，數(shù)字自校準(zhǔn)模塊的控制字輸出與數(shù)字寄存器的輸入連接，數(shù)字寄存器的輸出與壓控振蕩器的輸入連接，壓控振蕩器的輸出與N分頻器的輸入連接，鑒頻鑒相器的輸出與壓控振蕩器的控制電壓輸入連接。
[0012]進(jìn)一步的，它還包括開(kāi)關(guān)模塊，開(kāi)關(guān)模塊的使能輸入與數(shù)字自校準(zhǔn)模塊的使能輸出連接。
[0013]所述的開(kāi)關(guān)模塊包括開(kāi)關(guān)Kl，開(kāi)關(guān)Kl位于鑒頻鑒相器與壓控振蕩器之間。
[0014]所述的開(kāi)關(guān)模塊包括開(kāi)關(guān)K2和開(kāi)關(guān)K3，開(kāi)關(guān)K2位于R分頻器與鎖定檢測(cè)電路之間，開(kāi)關(guān)K3位于N分頻器與鎖定檢測(cè)電路之間。
[0015]進(jìn)一步的，它還包括電源DC和低通濾波器LPF ;所述的開(kāi)關(guān)模塊包括開(kāi)關(guān)K4和開(kāi)關(guān)K5，電源DC通過(guò)開(kāi)關(guān)K4與壓控振蕩器的控制電壓輸入端連接，低通濾波器LPF通過(guò)開(kāi)關(guān)K5與壓控振蕩器的控制電壓輸入端連接。
[0016]所述的開(kāi)關(guān)模塊包括開(kāi)關(guān)K6，開(kāi)關(guān)K6位于鎖定檢測(cè)電路與最優(yōu)頻率段選擇電路之間。
[0017]所述的數(shù)字自校準(zhǔn)模塊的控制字輸出端輸出控制字，該控制字的位寬由壓控振蕩器的電容陣列決定。
[0018]一種幫助頻率源鎖定到最佳控制電壓點(diǎn)的方法，它包括以下步驟:
[0019]S1.頻率源電路處于開(kāi)環(huán)狀態(tài)時(shí)，數(shù)字校準(zhǔn)模塊產(chǎn)生一組控制頻率源電路中壓控振蕩器電容陣列的控制字，并將控制字寫入數(shù)字寄存器中；
[0020]S2.最優(yōu)頻率段選擇電路以步驟SI中所述的控制字為基準(zhǔn)，在該控制字加的方向和減的方向中的一個(gè)方向上改變控制字；
[0021]S3.每次改變控制字后，判斷頻率源電路是否進(jìn)入鎖定狀態(tài)；
[0022]S4.若頻率源電路進(jìn)入鎖定狀態(tài)，則將改變后的控制字存儲(chǔ)到最優(yōu)頻率段選擇電路中的寄存器，繼續(xù)在該方向上改變控制字；
[0023]若頻率源電路未進(jìn)入鎖定狀態(tài)，則停止在該方向上改變控制字，并切換到另一個(gè)方向上改變控制字；
[0024]S5.若在控制字加的方向和減的方向上均已改變過(guò)控制字，則統(tǒng)計(jì)包含目標(biāo)頻率的頻率段的數(shù)量；
[0025]S6.選擇最優(yōu)頻率段，頻率源電路最終進(jìn)入鎖定狀態(tài)。
[0026]步驟S6中所述的選擇最優(yōu)頻率段的選擇方式為:若數(shù)字寄存器中包含目標(biāo)頻率的頻率段的數(shù)量為奇數(shù)，選擇最中間的頻率段作為最優(yōu)頻率段；若數(shù)字寄存器中包含目標(biāo)頻率的頻率段的數(shù)量為偶數(shù)，選擇最中間兩個(gè)頻率段中的任意一個(gè)作為最優(yōu)頻率段。
[0027]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明解決了頻率源電路在完成自校準(zhǔn)后，由開(kāi)環(huán)狀態(tài)轉(zhuǎn)換成閉環(huán)狀態(tài)時(shí)，頻率源電路最終鎖定的頻率段不是最優(yōu)的頻率段的問(wèn)題，通過(guò)在頻率源電路完成自校準(zhǔn)后，找到所有包含目標(biāo)頻率的頻率段，并從這些頻率段中找出最優(yōu)頻率段，然后頻率源鎖定，使得頻率源電路在鎖定后，壓控振蕩器的控制電壓是所有包含目標(biāo)頻率的頻率段對(duì)應(yīng)的壓控振蕩器的控制電壓中最優(yōu)的，即壓控振蕩器的控制電壓位于壓控振蕩器的控制電壓范圍的靠近中間的位置，此時(shí)環(huán)路穩(wěn)定，不會(huì)輕易的因?yàn)闇囟鹊淖兓фi。
【附圖說(shuō)明】
[0028]圖1為頻率源系統(tǒng)輸出頻率壓控振蕩器控制電壓關(guān)系曲線圖；
[0029]圖2為本發(fā)明一種幫助頻率源鎖定到最佳控制電壓點(diǎn)的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0030]圖3為本發(fā)明中壓控振蕩器的電路結(jié)構(gòu)圖；
[0031]圖4為本發(fā)明一種幫助頻率源鎖定到最佳控制電壓點(diǎn)的方法得到流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于以下所述。
[0033]如圖2所示，一種幫助頻率源鎖定到最佳控制電壓點(diǎn)的系統(tǒng)，它包括頻率源電路、數(shù)字自校準(zhǔn)模塊、最優(yōu)頻率段選擇電路、數(shù)字寄存器和鎖定檢測(cè)電路，頻率源電路包括R分頻器、N分頻器、鑒頻鑒相器和壓控振蕩器。
[0034]所述的R分頻器的輸入接收參考輸入信號(hào)，R分頻器的輸出分別與鑒頻鑒相器、數(shù)字自校準(zhǔn)模塊和鎖定檢測(cè)電路的R — DIV輸入連接，N分頻器的輸出分別與鑒頻鑒相器、數(shù)字自校準(zhǔn)模塊和鎖定檢測(cè)電路的N _ DIV輸入連接。
[0035]所述的鎖定檢測(cè)電路的輸出與最優(yōu)頻率段選擇電路的輸入連接，最優(yōu)頻率段電路與數(shù)字寄存器連接進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
[0036]所述的數(shù)字自校準(zhǔn)模塊的控制字輸出與數(shù)字寄存器的輸入連接，數(shù)字自校準(zhǔn)模塊的使能輸出與開(kāi)關(guān)模塊的使能輸入連接，用于控制開(kāi)關(guān)Kl?開(kāi)關(guān)K6的斷開(kāi)與閉合。數(shù)字自校準(zhǔn)模塊的R —DIV輸入端接收來(lái)自R分頻器的信號(hào)，數(shù)字自校準(zhǔn)模塊的N —DIV輸入端接收來(lái)自N分頻器的信號(hào)，比較兩個(gè)輸入信號(hào)的頻率，在比較完成后，輸出兩個(gè)信號(hào)，一個(gè)是使能信號(hào)EN，用于控制開(kāi)關(guān)Kl?開(kāi)關(guān)K6的斷開(kāi)與閉合，一個(gè)是控制字，控制字被寫入數(shù)字寄存器，用于控制壓控振蕩器的輸出信號(hào)頻率。數(shù)字自校準(zhǔn)模塊通過(guò)改變控制壓控振蕩器電容陣列的控制字，從而控制壓控振蕩器中的電容陣列電容值的大小，壓控振蕩器的電路結(jié)構(gòu)如圖3所示，從而提高或者減小壓控振蕩器輸出信號(hào)的頻率。數(shù)字自校準(zhǔn)模塊、數(shù)字寄存器和壓控振蕩器構(gòu)成一個(gè)負(fù)反饋環(huán)路，數(shù)字自校準(zhǔn)模塊輸出的控制字的位寬由壓控振蕩器的電容陣列決定。
[0037]所述的數(shù)字寄存器的輸出與壓控振蕩器的輸入連接，壓控振蕩器的輸出與N分頻器的輸入連接，鑒頻鑒相器的輸出端與壓控振蕩器的控制電壓輸入端連接。
[0038]進(jìn)一步的，它還包括開(kāi)關(guān)模塊，開(kāi)關(guān)模塊的使能輸入與數(shù)字自校準(zhǔn)模塊的使能輸出連接。