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一种用于跳频通信的锁相环快速锁定电路及其运行方法技术

技术编号:12491279 阅读:164 留言:0更新日期:2015-12-11 13:33
本发明专利技术涉及一种用于跳频通信的锁相环快速锁定电路及其运行方法,参考时钟信号和分频器的反馈信号输入鉴频鉴相器,鉴频鉴相器输出产生充、放电电流,跳频信号经加速锁定电路产生脉宽分别为T、2T…xT…nT的n个控制信号Vs1、Vs2…Vsx…Vsn,调节可变带宽环路滤波器的电阻电容值,使滤波器带宽逐渐减小,使压控振荡器的控制电压Vc快速到达理想值,在有效减小压控振荡器的控制电压Vc上的纹波的同时,实现快速锁定,nT后,控制信号无效,带宽变为预设值,锁相环快速锁定电路最终稳定在窄带宽,保证了良好的相位噪声性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及,属于通信领 域或锁相环频率综合器

技术介绍
跳频通信在军事通信、民用通信中都有着重要应用,跳频通信是利用扩频码序列 进行频移键控,使载波频率不断跳变而扩展频谱的通信模式。跳频通信的频率综合器是系 统的核屯、部分,锁相环为频率综合器的实现形式,其锁定速度直接决定了跳频速率,跳频速 率决定了系统的抗干扰能力。 锁相环可W实现输出信号频率对输入信号频率的自动跟踪,在工作过程中,当输 出信号频率与输入信号频率相等且相差固定时,输出电压与输入电压的相位被锁住。锁相 环频率综合器包括晶体振荡器、鉴频鉴相器、电荷累、环路滤波器、压控振荡器和分频器,其 中,压控振荡器的输出作为频率综合器输出。 下面结合图1介绍锁相环频率综合器工作原理:压控振荡器的高频输出信号经分 频后,反馈信号Fdiv与晶体振荡器产生的参考时钟信号化ef输入鉴频鉴相器,鉴频鉴相器 比较两输入信号的相位差,产生输出电压,输出电压控制电荷累产生充电或放电电流Icp, 此电流对环路滤波器进行充电或放电,导致滤波器输出电压Vc增大或减小,Vc作为压控振 荡器的输入,调整压控振荡器的输出信号频率,环路的负反馈特性使鉴频鉴相器两输入的 相位差最终变为特定值,两输入的频率相等,实现频率综合。 阳0化]锁相环频率综合器的主要性能指标有频率调谐范围、功耗、面积、锁定时间、相位 噪声、参考杂散等。在跳频通信中由于频率不断跳变,需要锁相环频率综合器在极短的时间 内达到锁定,故锁定时间为重要参数;与此同时,相位噪声直接决定了通信系统收发信息的 数量,故相位噪声为另一重要指标。现有的锁相环频率综合器锁定时间较长、相位噪声大。 随着跳频通信技术在军事和民用领域的不断发展,对数据传输的速度和抗干扰能 力要求不断提高,锁相环的快速锁定成为研究热点。
技术实现思路
针对现有技术的不足,本专利技术提供了一种用于跳频通信的锁相环快速锁定电路; [000引本专利技术还提供了上述锁相环快速锁定电路的运行方法。 本方法分别在加速锁定的原理、相位噪声和锁定时间(是否加速锁定)进行了改 进,在保持相位噪声最优的同时,极大地缩短了锁定时间,取得了更优的效果。 术语解释 UNMOS管,即N型金属氧化物半导体管。 2、PMOS管,即P型金属氧化物半导体管。 阳〇1引 3、即S,英文化equen巧化卵ing Si即al的缩写,即跳频信号。 本专利技术的技术方案为: 一种用于跳频通信的锁相环快速锁定电路,包括晶体振荡器、鉴频鉴相器、电荷 累、可变带宽环路滤波器、压控振荡器、分频器,所述鉴频鉴相器、所述电荷累、所述可变带 宽环路滤波器、所述压控振荡器及所述分频器依次连接形成环路,所述锁相环快速锁定电 路还包括分别与所述可变带宽环路滤波器连接的n个加速锁定电路,n为整数,n的取值范 围为2-4 ; 所述加速锁定电路包括第一反相器INV1、电阻R_delay、电容Cx_delay、第二反相 器INV2、PMOS管PUNMOS管N1、电阻Rs、第S反相器INV3,所述第一反相器INV1、所述电 阻R_delay、所述第二反相器INV2依次连接,所述电阻R_delay与所述第二反相器INV2的 线路之间连接所述电容Cx_delay的一端,所述电容Cx_delay的另一端接地,所述第二反相 器INV2连接所述PMOS管Pl的栅极,所述PMOS管Pl的漏极连接所述NMOS管Nl的漏极, 所述PMOS管Pl的源极连接电源VDD,所述NMOS管Nl的栅极连接所述第一反相器INV1,所 述NMOS管Nl的源极分别连接所述电阻Rs的一端及所述第S反相器INV3,所述电阻Rs的 另一端接地; 阳017] 所述n个加速锁定电路结构相同,电容Cx_delay的取值各不相同,Cx_delay= x/R_delay,n个加速锁定电路的T取值分别为T、2T、…xT…nT; 所述可变带宽环路滤波器包括:滤波器电阻RO及与所述滤波器电阻RO分别并联 的ROx,X的取值包括{1,,滤波器电容CO及与所述滤波器电容CO分别并联的COx, 滤波器电容Cl及与所述滤波器电容Cl分别并联的电容Clx; 所述n个加速锁定电路同时接收跳频信号F监化requency化ppingSignal),跳频 信号F服经过所述第一反相器INV1、所述第二反相器INV2、所述电阻R_delay和所述电容 Cx_delay,连接到所述PMOS管Pl的栅极,此时,固顺信号F服有了一定的延时,同时跳频信 号FHS直接连接到所述NMOS管Nl的栅极,所述PMOS管Pl的漏极和所述NMOS管Nl的漏 极直接相连,在所述NMOS管Nl的源极输出一组控制信号的反相信号Vsl_rev、Vs2_rev… Vsx_reV…Vsn_reV,控制信号的反相信号Vsl_reV、Vs2_reV…Vsx_reV…Vsn_reV经过所述 第S反相器INV3分别产生控制信号Vsl、Vs2'''Vsx…Vsn;因此,所述n个加速锁定电路分 别输出控制信号VsUVs2…Vsx."Vsn,n个控制信号脉宽分别为T、2T…XT…nT,T为延迟时 间;所述控制信号Vsl、Vs2…Vsx…Vsn分别控制R01、R02…R0x…R0n,所述控制信号Vsl、 Vs2…Vsx…Vsn还分别控制CO1、C02…COx…COn,所述控制信号VsUVs2…Vsx."Vsn还分 别控制C1UC12…Clx-Cln。 所述晶体振荡器产生参考时钟信号,参考时钟信号输入所述鉴频鉴相器,所述分 频器的反馈信号也输入所述鉴频鉴相器,所述鉴频鉴相器比较参考时钟信号及反馈信号的 瞬时相位差,瞬时相位差的电压脉冲输入所述电荷累,所述电荷累将瞬时相位差的电压脉 冲转化为充、放电电流,充、放电电流输入所述可变带宽环路滤波器,所述可变带宽环路滤 波器滤除充、放电电流中的高频量,通过电荷在电容上的重新分布,产生直流控制电压,此 直流控制电压输入压控振荡器,调节压控振荡器的输出信号频率,压控振荡器的输出信号 作为该锁相环频率综合器的输出信号,此输出信号经分频器分频,输出的反馈信号回到鉴 频鉴相器。[OOW 根据本专利技术优选的,n= 3。 根据本专利技术,上述锁相环快速锁定电路的运行方法,具体步骤包括: (I)所述晶体振荡器产生参考时钟信号化ef,参考时钟信号化ef输入所述鉴频鉴 相器,所述分频器的反馈信号Fdiv也输入所述鉴频鉴相器; 似所述鉴频鉴相器比较参考时钟信号化ef及反馈信号Fdiv的瞬时相位差,瞬时 相位差的电压脉冲输入所述电荷累;[00对 做所述电荷累将瞬时相位差的电压脉冲转化为充、放电电流Icp,充、放电电流 Icp输入所述可变带宽环路滤波器;与此同时,所述n个加速锁定电路同时接收跳频信号F服,跳频信号F服经过所述第一反相器INV1、所述第二反相器INV2、所述电阻R_delay和 所述电容Cx_delay,连接到所述PMOS管Pl的栅极,此时,跳频信号FHS延时,当跳频信号 F服上升沿到来时,跳频信号F服直接连接到NMOS管Nl的栅极,所述PMOS管Pl的漏极和 所述NMOS管Nl的漏极直接相连,所述n个加速锁定电路的NMOS管Nl的源极分别输出控 制信号Vsl、Vs2…Vsx…Vsn,控制信号Vsl、Vs本文档来自技高网
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一种<a href="http://www.xjishu.com/zhuanli/61/CN105141309.html" title="一种用于跳频通信的锁相环快速锁定电路及其运行方法原文来自X技术">用于跳频通信的锁相环快速锁定电路及其运行方法</a>

【技术保护点】
一种用于跳频通信的锁相环快速锁定电路,其特征在于,包括晶体振荡器、鉴频鉴相器、电荷泵、可变带宽环路滤波器、压控振荡器、分频器,所述鉴频鉴相器、所述电荷泵、所述可变带宽环路滤波器、所述压控振荡器及所述分频器依次连接形成环路,所述锁相环快速锁定电路还包括分别与所述可变带宽环路滤波器连接的n个加速锁定电路,n为整数,n的取值范围为2‑4;所述加速锁定电路包括第一反相器INV1、电阻R_delay、电容Cx_delay、第二反相器INV2、PMOS管P1、NMOS管N1、电阻Rs、第三反相器INV3,所述第一反相器INV1、所述电阻R_delay、所述第二反相器INV2依次连接,所述电阻R_delay与所述第二反相器INV2的线路之间连接所述电容Cx_delay的一端,所述电容Cx_delay的另一端接地,所述第二反相器INV2连接所述PMOS管P1的栅极,所述PMOS管P1的漏极连接所述NMOS管N1的漏极,所述PMOS管P1的源极连接电源VDD,所述NMOS管N1的栅极连接所述第一反相器INV1,所述NMOS管N1的源极分别连接所述电阻Rs的一端及所述第三反相器INV3,所述电阻Rs的另一端接地;所述n个加速锁定电路结构相同,电容Cx_delay的取值各不相同,Cx_delay=τ/R_delay,n个加速锁定电路的τ取值分别为T、2T、…xT…nT;所述可变带宽环路滤波器包括:滤波器电阻R0及与所述滤波器电阻R0分别并联的ROx,x的取值为{1,2…x…n},滤波器电容C0及与所述滤波器电容C0分别并联的C0x,滤波器电容C1及与所述滤波器电容C1分别并联的电容C1x;所述n个加速锁定电路同时接收跳频信号FHS,跳频信号FHS经过所述第一反相器INV1、所述第二反相器INV2、所述电阻R_delay和所述电容Cx_delay,连接到所述PMOS管P1的栅极,此时,跳频信号FHS有了一定的延时,同时跳频信号FHS直接连接到所述NMOS管N1的栅极,所述PMOS管P1的漏极和所述NMOS管N1的漏极直接相连,在所述NMOS管N1的源极输出一组控制信号的反相信号Vs1_rev、Vs2_rev…Vsx_rev…Vsn_rev,控制信号的反相信号Vs1_rev、Vs2_rev…Vsx_rev…Vsn_rev经过所述第三反相器INV3分别产生控制信号Vs1、Vs2…Vsx…Vsn;所述n个加速锁定电路分别输出控制信号Vs1、Vs2…Vsx…Vsn,n个控制信号脉宽分别为T、2T…xT…nT,T为延迟时间;所述控制信号Vs1、Vs2…Vsx…Vsn分别控制RO1、RO2…ROx…ROn,所述控制信号Vs1、Vs2…Vsx…Vsn还分别控制C01、C02…C0x…C0n,所述控制信号Vs1、Vs2…Vsx…Vsn还分别控制C11、C12…C1x…C1n。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:王永任传阳王照君倪暹
申请(专利权)人:山东大学
类型:发明
国别省市:山东;37

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