基于锁相环频率快速锁定的频率合成方法及其电路技术

本发明专利技术公开了一种基于锁相环频率快速锁定的频率合成方法及其电路，该方法包括以下步骤：锁定时隙开始时为锁相环单元配置数据；对环路滤波器充电；锁相环单元在压控振荡器的输出频率达到其配置数据的范围时输出锁定指示；根据锁定指示断开电源。本发明专利技术在锁定时隙开始时提前为环路滤波器充电，通过锁定指示信号断开电源，缩短锁相环的锁定时间。

【技术实现步骤摘要】
基于锁相环频率快速锁定的频率合成方法及其电路
本专利技术涉及无线通信电路，更具体地说，涉及一种基于锁相环频率快速锁定的频率合成方法及其电路。
技术介绍
为了提高频谱效率，现代无线通信系统大都利用频分/时分复用技术，无线收发机进行通信时所用信道，会根据信道占用情况、信道质量进行实时切换。信道的切换，是通过改变频率合成器的输出频率来实现的。频率合成器给收发电路中的变频电路提供可编程的本地载波信号，是无线通信设备的核心。目前使用的频率合成方式主要是采用锁相环加压控振荡器方式实现的。在锁相环频合方式中，在目前窄带通信系统中需要带内噪声尽量低，即需要环路滤波器带宽不能过宽，由于锁相环滤波器带宽的限制，频率源的相位噪声与锁相速度之间的互相制约：环路带宽窄时，锁定时间变长，但带内噪声比较低；环路带宽大时，可降低锁相环路的锁定时间，但带内相位噪声较差。频率源的振荡频率在两个频点之间切换所需要的时间与两个频点间的频率间隔有关：两个频点间隔越大，对应的滤波器输出的压控电压相差越大，需要的切换时间就越长。相关技术中大多采用缩短频率源频率两个不同频点间压控电压的切换时间（即提高压控振荡器），以提高频率源的锁相速度。但这会增加压控振荡器本身的相位噪声。锁相环方式的频率合成器锁定过程示意如图1所示，其频率锁定过程分为三个阶段：T1（捕获阶段）：频率从稳定到不稳定的急剧变化，输出频率与参考时钟鉴相频率相位差非常大，锁相环处于失锁状态；T2(跟踪阶段)：输出频率与参考时钟鉴相频率相位差较小，锁相环对输出频率进行跟踪，属于环路自身调节的阶段；T3(稳定阶段)：输出频率与参考时钟鉴相频率相位差非常小，锁相环处于锁定的状态。锁定过程的三个阶段中，主要是由T1阶段和T2阶段决定目标频率的锁定时间。而T2阶段的时间主要是由于环路自身的参数决定，T2阶段时相位差较小，靠锁相环自身的调节可很快进入T3阶段。然而T1阶段捕获阶段所消耗的时间，对整体锁定时间起关键的影响，一般通过减小TI阶段的时间来提高频率源的锁相速度。相关技术中的锁相环锁定方法是通过为锁相环提前配置预估充电时间，打开锁相环为锁相环电路中的环路滤波器提前充电，使环路中的电压接近锁定电压，减少充电泵为锁相环充电的时间，从而加快锁定速度。该方案需要预先测量压控振荡器锁定频段内单点电压的充电时间统计特性，并存储，在开启锁相环电路时再读取充电时间，便于控制中心发出持续充电时间；充电时间与频率变化关系如图2所示；由于不同的压控振荡器对应同一频点的电压由于一致性、温度等因素不完全相同，导致预置电压不够精确从而使得锁定时间变长。目前，锁相环锁定电路如图3所示，首先为鉴相器预置锁定频点的电压，连接于控制中心的数模转换器通过运算放大器为低通滤波器充电，同时通过模数转换器通过阅读交换机检测低通滤波器的充电电压，当达到预置的锁定电压值时，数模转换器发送信号至控制中心，控制中心发送控制信号停止为环路滤波器充电，使电压趋近于所设置频点的锁定电压，从而达到减少锁定时间的目的。该方案需要预先测量压控振荡器锁定频段内单点电压的统计特性，并存储至储存器；为锁相环配置数据时再读预存的电压，通过数模转换器预先充电，充电时间由模数转换器检测反馈给控制器，形成闭环控制；该方案对电路一致性及温度稳定性要求较高，软件反应有延迟并且电路比较复杂、成本较高。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，提供一种改进的基于锁相环频率快速锁定的频率合成方法及其电路。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基于锁相环频率快速锁定的频率合成方法，包括以下步骤：在每个锁定时隙开始时，为锁相环单元配置数据；通过直流电源对环路滤波器进行充电，所述环路滤波器的电压上升推动与其连接的压控振荡器的频率由低变高；所述锁相环单元实时比较所述压控振荡器的输出频率是否达到其配置数据的范围：在所述输出频率达到所述配置数据的范围时，所述锁相环单元送出锁定指示；根据所述锁定指示断开所述直流电源，并连通充电泵继续为所述环路滤波器充电，直至所述锁相环锁定。优选地，上述基于锁相环频率快速锁定的频率合成方法中，在对所述环路滤波器进行充电之前，还包括：对所述环路滤波器进行放电以降低所述压控振荡器的输出频率。优选地，上述基于锁相环频率快速锁定的频率合成方法中，根据所述锁定指示断开所述直流电源为：控制单元接收锁相环单元发送的锁定指示，并发送控制信号至所述直流电源，使其停止为所述环路滤波器充电。优选地，上述基于锁相环频率快速锁定的频率合成方法中，在每个锁定时隙开始时，所述锁相环单元通过中央处理器配置数据。一种基于锁相环频率快速锁定的频率合成电路，包括：锁相环单元，将输入频率与配置数据进行比较，并在输入频率达到配置数据的范围内时输出锁定指示；压控振荡器，连接于所述锁相环单元，并输出频率至所述锁相环单元；环路滤波器，连接于所述压控振荡器；直流电源，连接于所述环路滤波器，为环路滤波器与压控振荡器提供直流电压；充电泵，位于所述锁相环单元内部，连接于所述环路滤波器，由所述锁相环单元控制为所述环路滤波器提供脉动交流电源；所述直流电源对所述环路滤波器进行充电，所述环路滤波器的电压上升推动与其连接的压控振荡器的频率由低变高；所述压控振荡器将不断变化的输出频率发送至所述锁相环单元，所述锁相环单元实时比较新输出频率是否达到其配置数据范围；若输出频率达到所述配置数据的范围，则所述锁相环单元输出锁定指示，断开所述直流电源，所述环路滤波器通过所述充电泵继续充电直至所述锁相环锁定。优选地，上述基于锁相环频率快速锁定的频率合成电路中，所述环路滤波器还连接有用于放电以降低所述压控振荡器的输出频率的第二开关，所述环路滤波器通过所述第二开关接地。优选地，上述基于锁相环频率快速锁定的频率合成电路中，所述锁相环单元还连接有控制单元，所述控制单元接收锁相环单元的锁定指示并输出控制信号使连接于所述直流电源的第一开关断开，停止为所述环路滤波器充电。优选地，上述基于锁相环频率快速锁定的频率合成电路中，所述锁相环单元还连接有为其配置数据的中央处理器。本专利技术的有益效果是：由于本专利技术基于锁相环频率快速锁定的频率合成方法中，在锁相环锁定时隙开始时提前为环路滤波器充电以提高压控振荡器的频率，并通过锁相环的锁定指示信号断开直流电源，缩短了锁相环的锁定时间，从而提高了锁相速度。并且由于减少了锁定时间，从而减少了锁相环电路的开启时间，降低了电路功耗。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是锁相环方式的频率合成器锁定过程示意图。图2是现有技术中锁相环电路中充电时间与频率变化关系图。图3是现有技术中锁相环锁定电路原理图。图4是本专利技术一个实施例中基于锁相环频率快速锁定的频率合成方法的流程示意图；图5是本专利技术一个实施例中基于锁相环频率快速锁定的频率合成方法中使用示波器抓捕各个信号的波形图；图6是本专利技术基于锁相环频率快速锁定的频率合成方法的锁定时间测试图；图7是本专利技术一个实施例中基于锁相环频率快速锁定的频率合成电路的电路原理框图。具体实施方式为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本专利技术的具体实施方式。图4示出了本专利技术一个优选实施例中的基于锁相环频率快速锁定的频率合成方法，适用于所有带锁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于锁相环频率快速锁定的频率合成方法，其特征在于，包括以下步骤：在每个锁定时隙开始时，为锁相环单元配置数据；通过直流电源对环路滤波器进行充电，所述环路滤波器的电压上升推动与其连接的压控振荡器的频率由低变高；所述锁相环单元实时比较所述压控振荡器的输出频率是否达到其配置数据的范围：在所述输出频率达到所述配置数据的范围时，所述锁相环单元送出锁定指示；根据所述锁定指示断开所述直流电源，并连通充电泵继续为所述环路滤波器充电，直至所述锁相环锁定。

【技术特征摘要】
1.一种基于锁相环频率快速锁定的频率合成方法，其特征在于，包括以下步骤：在每个锁定时隙开始时，为锁相环单元配置数据，锁相环芯片通过计算配置数据的值，得到一个期望达到频率；通过直流电源对环路滤波器进行充电，所述环路滤波器的电压上升推动与其连接的压控振荡器的频率由低变高；所述锁相环单元实时比较所述压控振荡器的输出频率是否达到其配置数据的范围：在所述输出频率达到所述配置数据的范围时，所述锁相环单元送出锁定指示；根据所述锁定指示断开所述直流电源，并连通充电泵继续为所述环路滤波器充电，直至所述锁相环锁定；根据所述锁定指示断开所述直流电源为：控制单元接收锁相环单元发送的锁定指示，并发送控制信号至所述直流电源，使其停止为所述环路滤波器充电。2.根据权利要求1所述的基于锁相环频率快速锁定的频率合成方法，其特征在于，在对所述环路滤波器进行充电之前，还包括：对所述环路滤波器进行放电以降低所述压控振荡器的输出频率。3.根据权利要求1所述的基于锁相环频率快速锁定的频率合成方法，其特征在于，在每个锁定时隙开始时，所述锁相环单元通过中央处理器配置数据。4.一种基于锁相环频率快速锁定的频率合成电路，其特征在于，包括：锁相环单元，将输入频率与配置数据进行比较，并在输入频率达到配置数据的范围内时输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔建伟，陈杰，唐伟群，
申请(专利权)人：海能达通信股份有限公司，
类型：发明
国别省市：