一种解决宽带混频锁相环失锁及错锁的电路及方法技术

本申请公开了一种解决宽带混频锁相环失锁及错锁的电路及方法，涉及微波频率合成技术领域，其中，电路包括：鉴相器、环路滤波器、压控振荡器、宽带混频器、电压预置电路、箝位电路及单刀单掷开关；所述鉴相器的输出端与所述环路滤波器的输入端相连接，所述环路滤波器的输出端分别与所述压控振荡器的输入端、电压预置电路的输出端、箝位电路的输出端和单刀单掷开关的一端相连接，所述单刀单掷开关的另一端接地，所述压控振荡器输出端输出信号，信号与本振输入信号经过所述宽带混频器混频后，得到混频后中频信号，并将混频后中频信号输入到所述鉴相器另一个输入端。本申请能够将锁相环的起始频差迅速拉入频鉴相器的锁定带内，有效减小了锁定时间。

【技术实现步骤摘要】
一种解决宽带混频锁相环失锁及错锁的电路及方法
本申请涉及微波频率合成
，尤其涉及一种解决宽带混频锁相环失锁及错锁的电路及方法。
技术介绍
锁相环是一种负反馈技术，它是通过比较输入信号和压控振荡器输出信号的相位，产生与这两个信号的相位差成正比的电压作为误差电压来控制振荡器产生的频率，达到使输出频率与输入信号频率相等的目的。锁相式频率合成技术(PLL)就是引入锁相技术来实现频率的加减乘除。目前广泛使用的锁相环频率合成器主要由鉴相器、环路滤波器、压控振荡器和分频器组成。鉴相器通过比较输入信号和压控振荡器的输出信号的相位，将两路信号的相对误差转换成误差电压；环路滤波器滤除鉴相器产生的误差电压中的高频分量；压控振荡器的输出频率受误差电压控制，产生输出信号经分频后反馈到鉴相器，从而保持相位跟踪特性。特别的，使用PLL合成频率时，为了减小环内杂散恶化，又会采用环内混频的方式，而混频锁相环在工作时，会出现若干种失锁、错锁情况，必须采取对应的措施，使锁相环正常工作。
技术实现思路
基于以上技术问题，本专利技术提出一种解决宽带混频锁相环失锁及错锁的电路及方法，解决了在各种情况下的宽带混频锁相环失锁及错锁的问题。本申请采用下述技术方案：一种解决宽带混频锁相环失锁及错锁的电路，包括：鉴相器、环路滤波器、压控振荡器、宽带混频器、电压预置电路、箝位电路及单刀单掷开关。鉴相器外部输入的参考频率信号fR输入所述鉴相器的输入端，所述鉴相器的输出端与所述环路滤波器的输入端相连接，所述环路滤波器的输出端分别与所述压控振荡器的输入端、电压预置电路的输出端、箝位电路的输出端和单刀单掷开关的一端相连接，所述单刀单掷开关的另一端接地，所述压控振荡器输出端输出信号f0，信号f0与本振输入信号f1经过所述宽带混频器混频后，得到混频后中频信号fV，并将混频后中频信号fV输入到所述鉴相器另一个输入端。所述鉴相器，通过比较外部输入的参考频率信号fR和混频后中频信号fV的相位，将两路信号的相对误差转换成误差电压。所述环路滤波器，滤除所述鉴相器产生的误差电压中的高频分量。所述压控振荡器，其输出频率f0受误差电压控制，产生输出信号经混频后反馈到鉴相器，从而保持相位跟踪特性。所述宽带混频器，将所述压控振荡器的输出信号f0与本振输入信号f1经过混频，得到混频后中频信号fV，并将该信号反馈给所述鉴相器。所述电压预置电路，将失锁情况下的电压预置到合理范围内，再输入到压控振荡器中。所述箝位电路，将误差电压箝位到指定范围内，使得任意混频后的频率都位于鉴相频率范围内。所述单刀单掷开关，使得环路滤波器输出端快速放电。所述电压预置电路，包括：现场可编程门阵列、数字模拟转换器和运算放大器。所述现场可编程门阵列、所述数字模拟转换器以及所述运算放大器依次顺序连接。所述箝位电路，包括多个开关以及多个二极管。每个开关的一端均与箝位电路输出端相连接，所述每个开关的另一端与对应的二极管的阴极相连接，所述对应二极管的阳极与地相连接。所述环路滤波器输出端与所述压控振荡器输入端之间存在第一保护电阻。所述箝位电路输出端与所述压控振荡器输入端存在第二保护电阻。一种解决宽带混频锁相环失锁及错锁的方法，包括如下内容：若电路中存在A类失锁情况，解决方法如下：启动所述箝位电路，对压控电压进行限制，使得任意混频后的频率都位于所述鉴相器频率范围内。所述A类失锁情况描述如下：当环路为正极性时，f0＞f1+fR(max)，则混频后中频信号fV超过fR(max)，此时所述鉴相器当作无信号处理，从而当Vc增大时，f0随之增大，fV随之增大，发生环路失锁情况。其中，fR为鉴相器外部输入的参考频率信号，fR(max)鉴相器外部输入的参考频率信号的最大值，f1为本振输入信号，f0为所述压控振荡器输出信号，fV为混频后中频信号，VC为压控振荡器的压控电压。若电路中存在B、C类失锁情况，解决方法如下：启动所述电压预置电路，使得压控振荡器输出信号f0被设定在所述鉴相器频率范围内。所述B类失锁情况描述如下，当环路为正极性时，当f0＜f1-fR，则fV＞fR，当Vc减小时，f0随之减小，fV随之增大，即环路将向f0越来越小的方向进行，从而发生环路失锁情况；所述C类失锁情况描述如下，当环路为负极性时，当f0＜f1-fR(max)，则混频后中频信号fV超过fR(max)，此时所述鉴相器当作无信号处理，从而当Vc减小时，f0随之减小，fV随之增大，即环路将向f0越来越小的方向进行，从而造成环路失锁。若电路中存在D类失锁情况，解决方法如下：启动所述单刀单掷开关、所述箝位电路以及所述电压预置电路，并按照如下过程进行锁定：在首先所述单刀单掷开关的接地放电，然后断开单刀单掷开关，最后再执行所述电压预置电路和所述箝位电路。所述D类失锁情况描述如下，当环路为负极性时，当f0＞f1+fR，则当Vc增大时，f0随之增大，fV随之增大，造成环路失锁情况。针对所述A类、B类、C类以及D类失锁情况，统一使用同一动作过程，同时解决所有失锁问题，该过程如下：首先所述单刀单掷开关的接地放电，然后断开单刀单掷开关，最后再执行所述电压预置电路和所述箝位电路。本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：本申请提出一种解决宽带混频锁相环失锁及错锁的电路，能够将锁相环的起始频差迅速拉入频鉴相器的锁定带内，有效减小了锁定时间，为频率合成器的捷变性能提供了一种可靠、高效的设计方法。附图说明此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：图1为现有技术中频率合成器基本锁相环原理框图；图2为现有技术中基本混频锁相环原理框图；图3为本专利技术实施例的一种解决宽带混频锁相环失锁及错锁的电路原理图；图4为本专利技术实施例的电压预置电路原理图；其中，1-鉴相器，2-环路滤波器，3-压控振荡器，4-宽带混频器，5-电压预置电路，6-箝位电路，7-单刀单掷开关，8-第一保护电阻，9-第二保护电阻，10-N分频器，11-现场可编程门阵列，12-数字模拟转换器，13-运算放大器。具体实施方式为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。本专利技术在对混频锁相环失锁、错锁情况理论分析的基础上，提出了应对各种失锁、错锁情况的解决方法，在某宽带捷变频率合成器科研项目中运用此方法，极大地提高了锁相跳频速度，在保证杂散、相位噪声等指标的前提下，实现了微本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种解决宽带混频锁相环失锁及错锁的电路，其特征在于，包括：鉴相器、环路滤波器、压控振荡器、宽带混频器、电压预置电路、箝位电路及单刀单掷开关；/n鉴相器外部输入的参考频率信号f

【技术特征摘要】
1.一种解决宽带混频锁相环失锁及错锁的电路，其特征在于，包括：鉴相器、环路滤波器、压控振荡器、宽带混频器、电压预置电路、箝位电路及单刀单掷开关；
鉴相器外部输入的参考频率信号fR输入所述鉴相器的输入端，所述鉴相器的输出端与所述环路滤波器的输入端相连接，所述环路滤波器的输出端分别与所述压控振荡器的输入端、电压预置电路的输出端、箝位电路的输出端和单刀单掷开关的一端相连接，所述单刀单掷开关的另一端接地，所述压控振荡器输出端输出信号f0，信号f0与本振输入信号f1经过所述宽带混频器混频后，得到混频后中频信号fV，并将混频后中频信号fV输入到所述鉴相器另一个输入端。


2.根据权利要求1所述的解决宽带混频锁相环失锁及错锁的电路，其特征在于：
所述鉴相器，通过比较外部输入的参考频率信号fR和混频后中频信号fV的相位，将两路信号的相对误差转换成误差电压；
所述环路滤波器，滤除所述鉴相器产生的误差电压中的高频分量；
所述压控振荡器，其输出频率f0受误差电压控制，产生输出信号经混频后反馈到所述鉴相器，从而保持相位跟踪特性；
所述宽带混频器，将所述压控振荡器的输出信号f0与本振输入信号f1经过混频，得到混频后中频信号fV，并将该信号反馈给所述鉴相器；
所述电压预置电路，将失锁情况下的电压预置到合理范围内，再输入到所述压控振荡器中；
所述箝位电路，将误差电压箝位到指定范围内，使得任意混频后的频率都位于鉴相频率范围内；
所述单刀单掷开关，使得所述环路滤波器输出端快速放电。


3.根据权利要求1所述的解决宽带混频锁相环失锁及错锁的电路，其特征在于：
所述电压预置电路，包括：现场可编程门阵列、数字模拟转换器和运算放大器；
所述现场可编程门阵列、所述数字模拟转换器以及所述运算放大器依次顺序连接。


4.根据权利要求1所述的解决宽带混频锁相环失锁及错锁的电路，其特征在于：
所述箝位电路，包括多个开关以及多个二极管；
每个开关的一端均与所述箝位电路输出端相连接，所述每个开关的另一端与对应的二极管的阴极相连接，所述对应二极管的阳极与地相连接。


5.根据权利要求1所述的解决宽带混频锁相环失锁及错锁的电路，其特征在于：
所述环路滤波器输出端与所述压控振荡器输入端之间存在第一保护电阻。


6.根据权利要求1所述的解决宽带混频锁相环失锁及错锁的电路，其特征在于：
所述箝位电路输出端与所述压控振荡器输入端...

【专利技术属性】
技术研发人员：张波，刘全，田云峰，李宏宇，宋旸，王心洋，李东亮，周述勇，李闯，
申请(专利权)人：北京无线电计量测试研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11