一种快速锁定微波频率源电路及设备制造技术

本发明专利技术涉及通信领域，具体指一种快速锁定微波频率源电路及设备；包括：取样鉴相器、环路滤波器、预置电路模块，分频器以及压控振荡器；其中所述取样鉴相器与所述环路滤波器的一端相连，所述环路滤波器的另一端与所述预置电路模块相连，所述预置电路模块的另一端与所述压控振荡器相连，所述压控振荡器通过分频器与所述取样鉴相器相连。通过调节预置来调节原有F1频率锁定电压V01到目标频率F2的调谐电压V02的变化条件；这个过程中电路中的VT始终保持恒定，从而对电容的充电时间为零，减小了跳频时间，直接解决了现有方案中由于环路滤波器的电容充电时间带来的跳频开销。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通信领域，特别涉及一种快速锁定微波频率源电路及设备。
技术介绍
随着电子设备的发展，电子系统对频率源提出了愈来愈高的要求，通过锁相技术得到高质量的微波频率综合发生器的微波锁相频率源技术也得到很大发展。锁相环(PLL)如图1所示：包括鉴相器(PD)、环路滤波器(LF)、压控振荡器(VCO)，鉴相器(PD)把参考输入信号(XTAL)的相位与压控振荡器(VCO)信号的相位进行比较，由鉴相器(PD)将这两个输入信号的相位误差转换为误差电压，该电压由环路滤波器滤波后作为压控振荡器(VCO)的控制电压，控制电压改变压控振荡器(VCO)的输出频率，当闭环系统稳定后，压控振荡器(VCO)的输出频率即达到所需要的频率，完成输出频率与参考频率的锁定。当输出频率高于参考频率时，一般还需要在反馈支路增加分频器(N)，使得输入到PD的两路信号频率大致相等。同样，参考信号也可以使用一个分频器(R)，来获得较小的鉴相频率。在微波频率综合器的所有技术指标中，相位噪声(Phase noise)和跳频时间是两项核心的指标。其中，跳频时间是指频率综合器从一个输出频率变换到另一个输出频率所需要的转换时间。一般说来，跳频时间越短的微波频率器件的性能越好；调频时间短的微波频率器件在雷达、跳频通讯、电子对抗等领域有非常大的应用空间，将微波频率器件的调频时间缩短是本领域专业技术人员一直努力研究的方向。影响跳频时间的因素有很多，目前跳频时间最快的频率源架构是直接频率合成(DDS)，但是直接频率合成(DDS)也有自身的缺点，如：架构复杂、体积庞大、杂散高等，这些缺点限制了其在频率源领域的广泛应用。在采用锁相环架构的频率综合器，由于结构简单、体积小、成本低、相噪杂散指标好等优点，仍然是目前使用最多的频率综合器架构。在锁相环架构中，跳频时间很难有精确地公式可以表达，一般给出经验公：LT≈400Fc*(1-10*log|ΔF|)]]>ΔF=FtFj]]>其中，LT为跳频时间，Fc为环路带宽，Ft为频率容差，也就是与目标频率的差频，在大家认可的频差范围内，即认定频率源已经处于锁定状态。Fj为跳跃频率，即如从F1跳跃到目标频率F2，那么Fj＝F2-F1。由上述公式可见，如果在Ft保持一定的情况下，要减小LT为跳频时间的值，需要尽量小的跳跃频率，尽量大的环路带宽。因此，人们在这两个方面采用了很多方法来努力解决锁相频率源的跳频时间。在提高环路带宽方面，采用了可变环路带宽来兼顾跳频时间和锁定后相噪指标的矛盾。在减小跳频频率方面，采用了预置电压来预置压控振荡器(VCO)的目标频率，使其输出频率逼近最终锁定频率，使得锁相环处于快速捕捉带内，减小锁定时间。现有的技术方案主要是采用一个压控振荡器(VCO)辅助调谐电路，其主要的工作原理可以如图2所示。其主要工作原理是先通过已知的目标频率信息，结合压控振荡器(VCO)特性，计算出大致的调谐电压，通过压控振荡器(VCO)粗调谐电路加在压控振荡器(VCO)调谐段，使得压控振荡器(VCO)快速预置到目标频率附近，然后再将电路切换到锁相环电路，达到减小跳频频差的目的，减小跳频时间。上述方案的缺点主要是当锁相环锁定时，压控振荡器(VCO)的调谐电压VT与压控振荡器(VCO)所需要输出的频率相对应；即当锁相频率源需要从F1跳跃到F2，那么F1对应的调谐电压VT1也要变化到F2对应的调谐电压VT2；现有方案中通过外部预置电压减小了跳跃频率，但调谐电压从VT1变化到VT2的过程也是需要一定时间。原因在于，鉴相器驱动调谐电压的变化是靠鉴相器电荷泵电流给环路滤波器中的电容充放电完成的，这个电容的充放电时间(大约在uS量级)在现有方案中是无法避免的，也在跳频时间中占到主要部分。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种快速锁定微波频率源电路及设备，在现有技术的基础上通过将预置电路模块设置于环路滤波器和压控振荡器之间，来解决现有预置方案中由于调谐电压VT变化带来的充电时间开销，进一步减小锁相频综源的跳频锁定时间。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供如下专利技术技术方案：一种快速锁定微波频率源电路，包括：取样鉴相器、环路滤波器、预置电路模块，分频器以及压控振荡器；其中所述取样鉴相器与所述环路滤波器的一端相连，所述环路滤波器的另一端与所述预置电路模块相连，所述预置电路模块的另一端与所述压控振荡器相连，所述压控振荡器通过分频器与所述取样鉴相器相连。工作时，所述取样鉴相器将由参考源REF所发出信号的相位信息和所述压控振荡器信号的相位信息进行比较，并将这两个信号的相位误差转换为误差电压，该误差电压由环路滤波器滤波后输入预置电路模块中，所述预置电路模块将输入的电压进行相应调整后，作为压控振荡器的控制电压，所述压控振荡器根据控制电压改变其输出频率，当闭环系统稳定后，所述压控振荡器的输出频率即达到所需要的频率，完成输出频率与参考频率的锁定。本专利技术相比于现有技术，将预置电路放置到环路内，通过调节预置来调节原有F1频率锁定电压V01到目标频率F2的调谐电压V02的变化条件；这个过程中电路中的VT，即电荷泵电压却始终保持恒定，从而对电容的充电时间为零，直接解决了现有方案中充电时间带来的跳频开销，减小了跳频时间。作为一种优选，所述预置电路模块，包括数模转换器和电阻。所述数模转换模块的输入端连接所述环路滤波器，所述数模转换模块的输出端与电阻相连；所述电阻的另一端与所述压控振荡器相连；所述电阻可以起到分压和保护作用，使得系统的工作更加稳定。进一步的，通过对所述数模转换模块的数据进行预置；来调节原有F1频率锁定电压V01到目标频率F2的调谐电压V02的变化条件；通过数模转换器来调节和控制跳频的对应控制电压，具有响应时间短，控制方法简单等优势。进一步的。所述数模转换器为并口数模转换器，并口数模转换器的传输速度快，有利于缩短跳频时间；通过设置所述数模转换器的并行控制端口：D11～D15，来决定所述预置电路模块的输出电压V0的电压值。假如在锁相频综锁定在F1频率时的调谐电压为V01，由于数模转换器的作用，使得VT和V01有线性关系：V01＝A*VT其中，A为数模转换器的控制系数，由数模转换器的设置数据D11～D15决定，A的值为0～1之间的任意数，。当需要将频率源由F1跳跃到F2时，VCO对应F2频率的调谐电压是V02。此时，由于数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快速锁定微波频率源电路，其特征是：预置电路模块位于环路滤波器和压控振荡器之间。

【技术特征摘要】
1.一种快速锁定微波频率源电路，其特征是：预置电路模块位于环路滤波
器和压控振荡器之间。
2.如权利要求1所述的快速锁定微波频率源电路，其特征是：所述环路滤
波器将误差电压滤波后，输入预置电路模块中，所述预置电路模块将输入的电
压进行相应调整后，作为压控振荡器的控制电压，所述压控振荡器根据控制电
压改变其输出频率，当闭环系统稳定后，所述压控振荡器的输出频率即达到所
需要的频率，完成输出频率与参考频率的锁定。
3.如权利要求1或2所述的快速锁定微波频率源电路，其特征是：所述预
置电路模块包括数模转换器和电阻，所述数模转换模块的输入端连接所述环路
滤波器，所述数模转换模块的输出端与电阻相连；所述电阻的另一端与所述压
控振荡器相连。
4.如权利要求3所述的快速锁定微波频率源电路，其特征是：通过对所述
数模转...

【专利技术属性】
技术研发人员：王崔州，吴洋，杨晓东，吴成林，
申请(专利权)人：成都西蒙电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51