一种带有辅助捕获装置的多环锁相电路及频率预置方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种带有辅助捕获装置的多环锁相电路及频率预置方法，该电路包括数字鉴频鉴相器、前向通路、混频器、中频滤波电路、辅助捕获装置和整形电路；环路参考信号经过数字鉴频鉴相器输入到环路滤波器，经过环路滤波器后输入到振荡器，由振荡器输出射频信号，经过混频器混合后，由混频器输出中频信号，中频信号经过中频滤波电路后经过辅助捕获装置输入至整形电路，辅助捕获装置输出假中频信号，假中频信号输入到整形电路中；经过整形电路后将中频信号反馈至数字鉴频鉴相器。本发明专利技术通过引入辅助捕获装置和频率预置电路，降低了对多环锁相电路的频率预置精度要求，防止环路发生失锁、错锁和死锁等问题，提高了多环锁相电路的可靠性。

A multi loop phase-locked circuit with auxiliary capture device and frequency preset method

The invention discloses a polycyclic phase locked circuit and frequency compensation method auxiliary acquisition device, the circuit includes a digital PFD, forward channel, mixer, frequency filtering circuit, auxiliary acquisition device and shaping circuit; loop reference signal through digital PFD input to the loop filter through the loop filter after input to the oscillator, the oscillator output RF signal through the mixer after mixing by the mixer output intermediate frequency signal, the intermediate frequency signal through intermediate frequency filter circuit after the auxiliary capture device is input to the shaping circuit, auxiliary acquisition device output false false input if signal, if signal to the shaping circuit; after shaping circuit to the intermediate frequency signal feedback digital phase frequency detector. By introducing auxiliary acquisition device and frequency preset circuit, the invention reduces the requirement of frequency presetting accuracy for multi ring phase-locked circuit, prevents failures such as lock loss, wrong lock and deadlock, and improves the reliability of multi ring phase-locked circuit.

【技术实现步骤摘要】
一种带有辅助捕获装置的多环锁相电路及频率预置方法
本专利技术涉及一种带有辅助捕获装置的多环锁相电路及频率预置方法。
技术介绍
锁相电路广泛应用于各种民用和军用设备的频率合成电路中，最简单的锁相电路是单环锁相电路，这种结构的锁相电路工作原理和工作过程比较简单，振荡器输出的信号经过N次整数分频或N.F次小数分频后反馈回鉴频鉴相器，与参考信号进行鉴频鉴相，鉴频鉴相器输出的误差信号经环路积分滤波后调整振荡器输出信号的频率直至最后锁定在参考信号频率上，环路锁定后，振荡器输出信号的频率是参考信号频率的N倍或N.F倍。此外在频率合成电路中还经常采用多环锁相电路，在这种结构的锁相电路中，两个信号混频输出的中频信号反馈回鉴频鉴相器，频率锁定后多个信号间可以保持固定的频率相位关系。多环锁相电路具有简化多频率合成电路结构、改善频率合成信号的相位噪声、突破分频器的限制合成更高频率输出信号等优点。但是，混频器可以工作在基波和谐波混频多种状态，因此多环锁相电路可以在与基波和谐波混频对应的多个频率上实现锁定，最终锁定的频率取决于环路开环时的预置频率。此外混频器可以工作在下边带和上边带混频状态，即与本振信号频差相等高于本振和低于本振的两个射频信号，都可以与本振信号混频产生相同频率的中频信号，因此对于多环锁相电路，要想获得所需的锁相输出频率，应该首先在开环状态下将振荡器的输出频率预置到锁定频率附件，保证振荡器输出信号的频率在环路的捕获带之内，然后再闭合环路，依靠环路自身的捕获跟踪调节能力最终实现锁定。但如果在预置阶段由于一些不可控因素没有将振荡器的频率设置到环路的捕获带以内，就可能出现错锁、死锁或失锁等的情况，环路无法输出所需的频率信号，理想情况下应当通过预置电路使预置频率完成等于环路锁定时的输出频率。通常的预置电路一般由数模转换电路和驱动电路构成，并通过校准获取振荡器在一系列离散输出频率上对应的数模转换器预置值，在需要锁相到某一特定频率上时根据校准值内插出预置值对振荡器的输出频率进行预置，但这种方法主要存在以下几个方面的缺点：(1)一些振荡器如VCO其频率调谐特性不是理想线性的，因此内插时会产生内插误差，此外数模转换器的位数也会限制预置的分辨率，这两方面的因素都会影响预置的准确度，一般情况下会产生几MHz的预置误差。(2)振荡器输出信号的频率都会存在温度漂移和时间漂移问题，当工作环境温度变化较大或距离校准时间较长时，实际输出预置频率和理想输出频率之间可能会相差几十MHz，导致设备在工作环境温度与校准温度相差较大或出厂较久时，常因无法准确预置振荡器的输出频率而发生故障。综上所述，目前的多环锁相电路需要在预置时保证振荡器输出信号的频率在环路的捕获带内，而通常的多环锁相电路为保证正确锁相，通常在反馈环路中包括滤波电路。此外多环锁相电路正常工作与否还受鉴频鉴相器工作频率的限制，因此通常多环锁相电路的捕获带只有几MHz到十几MHz，目前的频率预置电路并不能保证在任何情况下都将振荡器输出信号的频率准确预置到环路的捕获带内。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供一种带有辅助捕获装置的多环锁相电路及频率预置方法，大大降低了对频率预置精度的要求，提高了多环锁相电路工作的可靠性。本专利技术所采用的技术方案是：一种带有辅助捕获装置的多环锁相电路，所述电路包括：数字鉴频鉴相器，所述数字鉴频鉴相器的第一输入端接收环路参考信号；前向通路，所述前向通路的输入端与数字鉴频鉴相器的输出端连接，输出端与混频器的第一输入端连接；混频器，所述混频器的第二输入端接收本振信号，所述混频器的输出端与中频滤波电路连接，用于对前向通路输出的射频信号和本振信号进行混频，输出中频信号；中频滤波电路，所述中频滤波电路的输出端与辅助捕获装置连接，用于滤除混频器输出的无用寄生和泄露信号；辅助捕获装置，所述辅助捕获装置的输出端与整形电路的输入端连接，用于产生大于参考信号频率的假中频信号，假中频信号经过整形电路输入到所述数字鉴频鉴相器；整形电路，所述整形电路的输出端与数字鉴频鉴相器的第二输入端连接，用于对中频信号进行放大，向所述数字鉴频鉴相器反馈中频信号。进一步的，所述前向通路包括环路滤波器、频率预置电路、第一相加电路和振荡器，所述环路滤波器和频率预置电路的输出端分别与第一相加电路的输入端连接，所述第一相加电路的输出端与振荡器的输入端连接。进一步的，所述频率预置电路由数模转换器DAC和驱动电路组成；通过数模转换器输出频率预置电压，预置电压通过驱动电路输入至第一相加电路。进一步的，所述环路滤波器的两端并联有积分控制开关；环路滤波器通过积分控制开关控制是否对误差电压进行积分，环路滤波器输出的积分电压和频率预置电路输出的预置电压通过第一相加电路后共同控制振荡器输出信号的频率和相位。进一步的，所述辅助捕获装置包括假中频信号发生器、捕获开关、幅度调理电路和第二相加电路，通过假中频信号发生器产生假中频信号，假中频信号经过捕获开关和幅度调理电路后输入至第二相加电路。进一步的，所述整形电路包括模拟放大整形电路和数字整形电路，中频信号经中频滤波电路滤波后输入至第二相加电路，中频信号和假中频信号经过第二相加电路后输入到模拟放大整形电路中，中频信号使模拟放大整形电路工作在压缩状态，假中频信号使模拟放大整形电路工作在线性放大状态；模拟放大整形电路对中频信号进行放大后输入至数字整形电路，中频信号经过数字整形电路后输入至数字数字鉴频鉴相器；当环路进入捕获带有中频信号反馈回来时，假中频信号经过模拟放大整形电路和数字整形电路后被完全抑制掉。一种基于带有辅助捕获装置的多环锁相电路的频率预置方法，包括以下步骤：(1)闭合积分控制开关，环路滤波器的输出电压为0V，前向通路处于开环状态；(2)根据环路锁定时振荡器输出的射频信号的频率设置本振信号的频率；(3)根据频率预置校准数据和环路最终锁定时射频信号的频率预置振荡器输出的射频信号的频率，当工作在下边带锁相模式时，预置的射频信号的频率要比最终环路锁定时射频信号的频率低20～50MHz，当工作在上边带锁相模式时，预置的射频信号的频率要比最终环路锁定时射频信号的频率高20～50MHz；(4)闭合捕获开关，假中频信号经过捕获开关、幅度调理电路、相加电路、模拟放大整形电路和数字整形电路后输入到数字鉴频鉴相器；(5)断开积分控制开关，前向通路处于闭环状态；(6)振荡器输出的射频信号的频率处于环路捕获带外，无中频信号反馈回数字鉴频鉴相器，假中频信号和环路参考信号经过数字鉴频鉴相后产生的误差信号输入到环路滤波器，环路滤波器输出的积分电压和频率预置电路输出的预置电压经过第一相加电路后共同调节振荡器输出的射频信号的频率，使射频信号的频率进入环路捕获带；(7)振荡器输出的射频信号和本振信号混频后产生的中频信号和辅助捕获装置产生的假中频信号经过第二相加电路后共同输入到模拟放大整形电路和数字整形电路，通过模拟放大整形电路的阻塞效应和数字整形电路的门限作用，抑制去除假中频信号，最终整形电路将中频信号反馈回鉴频鉴相器进行鉴频鉴相，调整振荡器输出的射频信号的频率；(8)环路锁定，断开捕获开关。进一步的，环路锁定后，环路工作在上边带锁相模式，信号之间的频率关系为：fREF＝fIF＝M×fRF-N×f本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带有辅助捕获装置的多环锁相电路，其特征是，所述电路包括：数字鉴频鉴相器，所述数字鉴频鉴相器的第一输入端接收环路参考信号；前向通路，所述前向通路的输入端与数字鉴频鉴相器的输出端连接，输出端与混频器的第一输入端连接；混频器，所述混频器的第二输入端接收本振信号，所述混频器的输出端与中频滤波电路连接，用于对前向通路输出的射频信号和本振信号进行混频，输出中频信号；中频滤波电路，所述中频滤波电路的输出端与辅助捕获装置连接，用于滤除混频器输出的无用寄生和泄露信号；辅助捕获装置，所述辅助捕获装置的输出端与整形电路的输入端连接，用于产生大于参考信号频率的假中频信号，假中频信号经过整形电路输入到所述数字鉴频鉴相器；整形电路，所述整形电路的输出端与数字鉴频鉴相器的第二输入端连接，用于对中频信号进行放大，向所述数字鉴频鉴相器反馈中频信号。

【技术特征摘要】
1.一种带有辅助捕获装置的多环锁相电路，其特征是，所述电路包括：数字鉴频鉴相器，所述数字鉴频鉴相器的第一输入端接收环路参考信号；前向通路，所述前向通路的输入端与数字鉴频鉴相器的输出端连接，输出端与混频器的第一输入端连接；混频器，所述混频器的第二输入端接收本振信号，所述混频器的输出端与中频滤波电路连接，用于对前向通路输出的射频信号和本振信号进行混频，输出中频信号；中频滤波电路，所述中频滤波电路的输出端与辅助捕获装置连接，用于滤除混频器输出的无用寄生和泄露信号；辅助捕获装置，所述辅助捕获装置的输出端与整形电路的输入端连接，用于产生大于参考信号频率的假中频信号，假中频信号经过整形电路输入到所述数字鉴频鉴相器；整形电路，所述整形电路的输出端与数字鉴频鉴相器的第二输入端连接，用于对中频信号进行放大，向所述数字鉴频鉴相器反馈中频信号。2.根据权利要求1所述的带有辅助捕获装置的多环锁相电路，其特征是，所述前向通路包括环路滤波器、频率预置电路、第一相加电路和振荡器，所述环路滤波器和频率预置电路的输出端分别与第一相加电路的输入端连接，所述第一相加电路的输出端与振荡器的输入端连接。3.根据权利要求1所述的带有辅助捕获装置的多环锁相电路，其特征是，所述频率预置电路由数模转换器DAC和驱动电路组成；通过数模转换器输出频率预置电压，预置电压通过驱动电路输入至第一相加电路。4.根据权利要求3所述的带有辅助捕获装置的多环锁相电路，其特征是，所述环路滤波器的两端并联有积分控制开关；环路滤波器通过积分控制开关控制是否对误差电压进行积分，环路滤波器输出的积分电压和频率预置电路输出的预置电压通过第一相加电路后共同控制振荡器输出信号的频率和相位。5.根据权利要求1所述的带有辅助捕获装置的多环锁相电路，其特征是，所述辅助捕获装置包括假中频信号发生器、捕获开关、幅度调理电路和第二相加电路，通过假中频信号发生器产生假中频信号，假中频信号经过捕获开关和幅度调理电路后输入至第二相加电路。6.根据权利要求5所述的带有辅助捕获装置的多环锁相电路，其特征是，所述整形电路包括模拟放大整形电路和数字整形电路，中频信号经中频滤波电路滤波后输入至第二相加电路，中频信号和假中频信号经过第二相加电路后输入到模拟放大整形电路中，中频信号使模拟放大整形电路工作在压缩状态，假中频信号使模拟放大整形电路工作在线性放大状态；模拟放大整形电路对中频信号进行放大后输入至数字整形电路，中频信号经过数字整形电路后输入至数字数字鉴频鉴相器；当环路进入捕获带有中频信号反馈回来时，假中频信号经过模拟放大整形电路和数字整形电路后被完全抑制掉。7.一种基于权利要求1-6所述的带有辅助捕获装置的多环锁相电路的频率预置方法，其特征是，包括以下步骤：(1)闭合积分控制开关，环路滤波器的输出电压为0V，前向通路处于开环状态；(2)根据环路锁定时振荡器输出的射频信号的频率设...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏连成，宋青娥，李文军，薛龙，郑利颖，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十一研究所，
类型：发明
国别省市：山东,37