一種用于跳頻通信的鎖相環(huán)快速鎖定電路及其運行方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種用于跳頻通信的鎖相環(huán)快速鎖定電路及其運行方法，屬于通信領(lǐng) 域或鎖相環(huán)頻率綜合器技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 跳頻通信在軍事通信、民用通信中都有著重要應(yīng)用，跳頻通信是利用擴頻碼序列 進行頻移鍵控，使載波頻率不斷跳變而擴展頻譜的通信模式。跳頻通信的頻率綜合器是系 統(tǒng)的核屯、部分，鎖相環(huán)為頻率綜合器的實現(xiàn)形式，其鎖定速度直接決定了跳頻速率，跳頻速 率決定了系統(tǒng)的抗干擾能力。
[0003] 鎖相環(huán)可W實現(xiàn)輸出信號頻率對輸入信號頻率的自動跟蹤，在工作過程中，當輸 出信號頻率與輸入信號頻率相等且相差固定時，輸出電壓與輸入電壓的相位被鎖住。鎖相 環(huán)頻率綜合器包括晶體振蕩器、鑒頻鑒相器、電荷累、環(huán)路濾波器、壓控振蕩器和分頻器，其 中，壓控振蕩器的輸出作為頻率綜合器輸出。
[0004] 下面結(jié)合圖1介紹鎖相環(huán)頻率綜合器工作原理：壓控振蕩器的高頻輸出信號經(jīng)分 頻后，反饋信號Fdiv與晶體振蕩器產(chǎn)生的參考時鐘信號化ef輸入鑒頻鑒相器，鑒頻鑒相器 比較兩輸入信號的相位差，產(chǎn)生輸出電壓，輸出電壓控制電荷累產(chǎn)生充電或放電電流Icp, 此電流對環(huán)路濾波器進行充電或放電，導致濾波器輸出電壓Vc增大或減小，Vc作為壓控振 蕩器的輸入，調(diào)整壓控振蕩器的輸出信號頻率，環(huán)路的負反饋特性使鑒頻鑒相器兩輸入的 相位差最終變?yōu)樘囟ㄖ?，兩輸入的頻率相等，實現(xiàn)頻率綜合。 陽0化]鎖相環(huán)頻率綜合器的主要性能指標有頻率調(diào)諧范圍、功耗、面積、鎖定時間、相位 噪聲、參考雜散等。在跳頻通信中由于頻率不斷跳變，需要鎖相環(huán)頻率綜合器在極短的時間 內(nèi)達到鎖定，故鎖定時間為重要參數(shù)；與此同時，相位噪聲直接決定了通信系統(tǒng)收發(fā)信息的 數(shù)量，故相位噪聲為另一重要指標?，F(xiàn)有的鎖相環(huán)頻率綜合器鎖定時間較長、相位噪聲大。
[0006] 隨著跳頻通信技術(shù)在軍事和民用領(lǐng)域的不斷發(fā)展，對數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣群涂垢蓴_能 力要求不斷提高，鎖相環(huán)的快速鎖定成為研究熱點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種用于跳頻通信的鎖相環(huán)快速鎖定電路； [000引本發(fā)明還提供了上述鎖相環(huán)快速鎖定電路的運行方法。
[0009] 本方法分別在加速鎖定的原理、相位噪聲和鎖定時間（是否加速鎖定）進行了改 進，在保持相位噪聲最優(yōu)的同時，極大地縮短了鎖定時間，取得了更優(yōu)的效果。
[0010] 術(shù)語解釋
[0011] UNMOS管，即N型金屬氧化物半導體管。
[0012] 2、PMOS管，即P型金屬氧化物半導體管。 陽〇1引 3、即S，英文化equen巧化卵ing Si即al的縮寫，即跳頻信號。
[0014] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：
[0015] 一種用于跳頻通信的鎖相環(huán)快速鎖定電路，包括晶體振蕩器、鑒頻鑒相器、電荷 累、可變帶寬環(huán)路濾波器、壓控振蕩器、分頻器，所述鑒頻鑒相器、所述電荷累、所述可變帶 寬環(huán)路濾波器、所述壓控振蕩器及所述分頻器依次連接形成環(huán)路，所述鎖相環(huán)快速鎖定電 路還包括分別與所述可變帶寬環(huán)路濾波器連接的n個加速鎖定電路，n為整數(shù)，n的取值范 圍為2-4 ;
[0016] 所述加速鎖定電路包括第一反相器INV1、電阻R_delay、電容Cx_delay、第二反相 器INV2、PMOS管PUNMOS管N1、電阻Rs、第S反相器INV3,所述第一反相器INV1、所述電 阻R_delay、所述第二反相器INV2依次連接，所述電阻R_delay與所述第二反相器INV2的 線路之間連接所述電容Cx_delay的一端，所述電容Cx_delay的另一端接地，所述第二反相 器INV2連接所述PMOS管Pl的柵極，所述PMOS管Pl的漏極連接所述NMOS管Nl的漏極， 所述PMOS管Pl的源極連接電源VDD，所述NMOS管Nl的柵極連接所述第一反相器INV1，所 述NMOS管Nl的源極分別連接所述電阻Rs的一端及所述第S反相器INV3,所述電阻Rs的 另一端接地； 陽017] 所述n個加速鎖定電路結(jié)構(gòu)相同，電容Cx_delay的取值各不相同，Cx_delay= x/R_delay,n個加速鎖定電路的T取值分別為T、2T、…xT…nT;
[0018] 所述可變帶寬環(huán)路濾波器包括：濾波器電阻RO及與所述濾波器電阻RO分別并聯(lián) 的ROx,X的取值包括{1，，濾波器電容CO及與所述濾波器電容CO分別并聯(lián)的COx, 濾波器電容Cl及與所述濾波器電容Cl分別并聯(lián)的電容Clx;
[0019] 所述n個加速鎖定電路同時接收跳頻信號F監(jiān)化requency化ppingSignal)，跳頻 信號F服經(jīng)過所述第一反相器INV1、所述第二反相器INV2、所述電阻R_delay和所述電容 Cx_delay，連接到所述PMOS管Pl的柵極，此時，固順信號F服有了一定的延時，同時跳頻信 號FHS直接連接到所述NMOS管Nl的柵極，所述PMOS管Pl的漏極和所述NMOS管Nl的漏 極直接相連，在所述NMOS管Nl的源極輸出一組控制信號的反相信號Vsl_rev、Vs2_rev… Vsx_reV…Vsn_reV，控制信號的反相信號Vsl_reV、Vs2_reV…Vsx_reV…Vsn_reV經(jīng)過所述 第S反相器INV3分別產(chǎn)生控制信號Vsl、Vs2'''Vsx…Vsn;因此，所述n個加速鎖定電路分 別輸出控制信號VsUVs2…Vsx."Vsn,n個控制信號脈寬分別為T、2T…XT…nT，T為延遲時 間；所述控制信號Vsl、Vs2…Vsx…Vsn分別控制R01、R02…R0x…R0n，所述控制信號Vsl、 Vs2…Vsx…Vsn還分別控制CO1、C02…COx…COn，所述控制信號VsUVs2…Vsx."Vsn還分 別控制C1UC12…Clx-Cln。
[0020] 所述晶體振蕩器產(chǎn)生參考時鐘信號，參考時鐘信號輸入所述鑒頻鑒相器，所述分 頻器的反饋信號也輸入所述鑒頻鑒相器，所述鑒頻鑒相器比較參考時鐘信號及反饋信號的 瞬時相位差，瞬時相位差的電壓脈沖輸入所述電荷累，所述電荷累將瞬時相位差的電壓脈 沖轉(zhuǎn)化為充、放電電流，充、放電電流輸入所述可變帶寬環(huán)路濾波器，所述可變帶寬環(huán)路濾 波器濾除充、放電電流中的高頻量，通過電荷在電容上的重新分布，產(chǎn)生直流控制電壓，此 直流控制電壓輸入壓控振蕩器，調(diào)節(jié)壓控振蕩器的輸出信號頻率，壓控振蕩器的輸出信號 作為該鎖相環(huán)頻率綜合器的輸出信號，此輸出信號經(jīng)分頻器分頻，輸出的反饋信號回到鑒 頻鑒相器。
[OOW 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，n= 3。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明，上述鎖相環(huán)快速鎖定電路的運行方法，具體步驟包括：
[0023] (I)所述晶體振蕩器產(chǎn)生參考時鐘信號化ef，參考時鐘信號化ef輸入所述鑒頻鑒 相器，所述分頻器的反饋信號Fdiv也輸入所述鑒頻鑒相器；
[0024] 似所述鑒頻鑒相器比較參考時鐘信號化ef及反饋信號Fdiv的瞬時相位差，瞬時 相位差的電壓脈沖輸入所述電荷累；
[00對 做所述電荷累將瞬時相位差的電壓脈沖轉(zhuǎn)化為充、放電電流Icp,充、放電電流 Icp輸入所述可變帶寬環(huán)路濾波器；與此同時，所述n個加速鎖定電路同時接收跳頻信號F服，跳頻信號F服經(jīng)過所述第一反相器INV1、所述第二反相器INV2、所述電阻R_delay和 所述電容Cx_delay，連接到所述PMOS管Pl的柵極，此時，跳頻信號FHS延時，當跳頻信號 F服上升沿到來時，跳頻信號F服直接連接到NMOS管Nl的柵極，所述PMOS管Pl的漏極和 所述NMOS管Nl的漏極直接相連，所述n個加速鎖定電路的NMOS管Nl的源極分別輸出控 制信號Vsl、Vs2…Vsx…Vsn，控制信號Vsl、Vs2…V