CN102647182A - 一种降低锁相调频电路温度漂移的模拟补偿装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种降低锁相调频电路温度漂移的模拟补偿装置，基带信号通过信号接收器输出至可调电位器的一端，可调电位器的另一端接地；分压电阻网络由两个分压电阻串联组成，连接在可调电位器的中心抽头与温度传感器电压输出端之间，两个分压电阻的公共端接锁相调频电路中压控振荡器的电压调谐端，两个分压电阻的公共端输出的信号即为补偿后的基带信号。本发明克服了现有技术输出调频信号带宽受环境温度变化的影响。

Description

一种降低锁相调频电路温度漂移的模拟补偿装置
技术领域
本发明涉及模拟信号处理技术，尤其是锁相调频电路温度漂移的模拟补偿装置。
背景技术
目前，锁相调频电路是公知的锁相环电路，由分频器、压控振荡器、环路低通滤波器等组成，将待调制的基带信号直接接入锁相环电路中的压控振荡器的电压调谐端，锁相环电路输出即为调频信号。在工作时，现有的锁相调频电路的调频信号带宽取决于输入的基带信号幅度和压控振荡器的电调灵敏度，而基带信号幅度随环境温度降低而增大，压控振荡器的电调灵敏度随环境温度降低也增大，从而使锁相调频电路在低温时调频信号带宽变大，高温时调频信号带宽变小。锁相调频电路中压控振荡器电压调谐端接收的基带信号幅度和压控振荡器器件本身的温度漂移导致输出调频信号带宽变化，最终结果将影响调频接收机灵敏度。
发明内容
为了克服现有技术输出的调频信号带宽受环境温度变化影响的不足，本发明提供一种模拟补偿装置，该模拟补偿装置可以降低环境温度变化对锁相调频电路调频信号带宽的影响。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括信号接收电路和温度补偿电路。
所述的信号接收电路包括信号接收器和可调电位器。基带信号通过信号接收器输出至可调电位器的一端；可调电位器的另一端接地。所述的可调电位器RP的功能是对基带信号分压，调整锁相调频电路调频信号带宽。
所述的温度补偿电路包括分压电阻网络和温度传感器。所述的分压电阻网络由两个分压电阻串联组成，连接在可调电位器的中心抽头与温度传感器电压输出端之间，两个分压电阻的公共端接锁相调频电路中压控振荡器的电压调谐端，两个分压电阻的公共端输出的信号即为补偿后的基带信号。
所述的信号接收器采用RS-485信号接收器。
所述的温度传感器采用电压输出温度传感器。
所述的两个分压电阻的阻值R1和R2为 R 2 R 1 = | R p K v K a ( K v 2 - K v 3 ) K v R p 1 + R p K v 1 | , 式中，Rp为可调电位器RP的阻值，Rp1为可调电位器中心抽头到接地之间的阻值，Ka为25°C时所述温度传感器的输出电压的温度系数，Kv为所述锁相调频电路中压控振荡器的压控灵敏度，Kv1为压控灵敏度的温度系数，Kv2为所述信号接收器输出高电平幅度的温度系数，Kv3为低电平幅度的温度系数。
所述锁相调频电路是一般公知的锁相环电路，包含频率参考源、频率合成器芯片、单片机、环路低通滤波器和压控振荡器。所述的频率参考源为频率合成器芯片提供参考频率，并在频率合成器芯片内分频或倍频作为鉴相频率fp。在频率合成器芯片的鉴相器内，压控振荡器输出信号经分频后与鉴相频率fp进行相位比较，输出直流误差电压Ud。Ud通过环路低通滤波器滤除鉴相频率和高频噪声之后输入到压控振荡器的电压调谐端，完成锁相环电路的闭环锁相控制。所述的单片机是用来配置频率合成器芯片的内部寄存器。所述的补偿后的基带信号加载到压控振荡器的电压调谐端，压控振荡器的输出信号即为调频信号。
本发明的有益效果是：由于采用了模拟补偿装置，补偿了基带信号的幅度温度漂移和压控振荡器的压控灵敏度温度漂移，从而降低了环境温度对锁相调频电路输出调频信号带宽的影响，本发明克服了现有技术输出调频信号带宽受环境温度变化的影响。
附图说明
图1是本发明的示意图；
图中，1-基带信号，2-信号接收电路，3-温度补偿电路，4-补偿后的基带信号，5-分压电阻网络，6-锁相调频电路，7-模拟补偿装置，8-频率参考源，9-频率合成器芯片，10-单片机，11-环路低通滤波器，12-压控振荡器，13-调频信号，14-温度传感器。
具体实施方式
本发明涉及模拟补偿装置和锁相调频电路。所述模拟补偿装置包括信号接收电路、温度补偿电路。
所述的信号接收电路由RS-485信号接收器和可调电位器RP组成。基带信号进入所述的RS-485信号接收器，RS-485信号接收器输出接可调电位器RP的一端；所述的可调电位器RP的另一端接地，可调电位器RP的中心抽头与温度补偿电路连接。所述的可调电位器RP的功能是对基带信号分压，调整锁相调频电路调频信号带宽。
所述的温度补偿电路，由分压电阻网络和温度传感器组成。所述的分压电阻网络由电阻R1和R2串联组成。所述的温度传感器采用电压输出温度传感器，温度传感器电压输出端接分压电阻网络b端。所述的分压电阻网络a端接信号接收电路中的可调电位器RP中心抽头；所述的分压电阻网络中R1和R2之间的公共c端接锁相调频电路中压控振荡器的电压调谐端，分压电阻网络中R1和R2之间的公共c端输出的信号即为补偿后的基带信号。
所述锁相调频电路是一般公知的锁相环电路，包含频率参考源，频率合成器芯片，单片机，环路低通滤波器，压控振荡器。所述的频率参考源为频率合成器芯片提供参考频率，并在频率合成器芯片内分频或倍频作为鉴相频率fp。在频率合成器芯片的鉴相器内，压控振荡器输出信号经分频后与鉴相频率fp进行相位比较，输出直流误差电压Ud。Ud通过环路低通滤波器滤除鉴相频率和高频噪声之后输入到压控振荡器的电压调谐端，完成锁相环电路的闭环锁相控制。所述的单片机是用来配置频率合成器芯片的内部寄存器。所述的补偿后的基带信号加载到压控振荡器的电压调谐端，压控振荡器的输出信号即为调频信号。
在所述的模拟补偿装置中，通过选择合适的R1和R2阻值，可以保证所述分压电阻网络c端的电压不随温度而变化。所述的分压电阻网络中，R1和R2的电阻值由RS-485信号接收器输出电平的温度系数和压控振荡器的压控灵敏度温度系数共同决定。
随着环境温度提高，RS-485信号接收器输出高电平幅度会减小、低电平幅度会增加，压控振荡器的压控灵敏度会减小，而温度传感器的输出电压则增加。反之，随着环境温度降低，RS-485信号接收器输出高电平幅度会增加、低电平幅度会减小，压控振荡器的压控灵敏度会增大，而温度传感器的输出电压则减小。压控振荡器的压控灵敏度的增大或减小，可等效于加载到压控振荡器电压调谐端的基带信号峰峰幅度的增加或减小。
已知，在25C时所述温度传感器的输出电压的温度系数为KamV/°C；所述锁相调频电路中压控振荡器的压控灵敏度为Kv(kHz/mV)，压控灵敏度的温度系数为Kv1(kHz/℃)，折合成电压的温度系数为Kv1/Kv(mV/℃)；所述RS-485信号接收器输出高电平幅度的温度系数为Kv2(mV/℃)，低电平幅度的温度系数为Kv3(mV/℃)，则RS-485信号接收器输出峰峰电平幅度的温度系数为(Kv2-Kv3)(mV/℃)。
当[(Kv2-Kv3)KvRp1+RpKv1]Ka<0时，根据方程式(1)选择R1和R2：
R 2 R 1 = | R p K v K a ( K v 2 - K v 3 ) K v R p 1 + R p K v 1 | - - - ( 1 )
式中，Rp为可调电位器RP的阻值，单位kΩ；
Rp1为可调电位器中心抽头到接地之间的阻值，单位kΩ。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
装置实施例：参照图1，本发明的装置包括模拟补偿装置7和锁相调频电路6。所述模拟补偿装置7含有信号接收电路2，温度补偿电路3。所述的温度补偿电路3含有温度传感器14和分压电阻网络5。所述的信号接收电路2含有RS-485信号接收器和可调电位器RP。
所述的RS-485信号接收器输出端接可调电位器RP的一端。所述的可调电位器RP的另一端接地，可调电位器RP的中心抽头接分压电阻网络5的a端。所述的分压电阻网络5的b端接温度传感器14的电压输出端，分压电阻网络5的c端接压控振荡器12的电压调谐端。所述的温度传感器14选用ADI公司正温度系数的电压型温度传感器TMP36F。所述的可调电位器RP的作用是调整RS-485信号接收器输出的基带信号的幅度，最终调整锁相调频电路6的输出调频信号13的带宽。所述的分压电阻网络5中的R1，R2按照公式(1)计算。
锁相调频电路6是一般公知的锁相环电路，包含频率参考源8，频率合成器芯片9，单片机10，环路低通滤波器11，压控振荡器12。所述的频率合成器芯片9接频率参考源8、单片机10和环路低通滤波器11。所述的环路低通滤波器11输出接压控振荡器12的电压调谐端，环路低通滤波器11的环路带宽要求小于待调制的基带信号的码率的二分之一。所述的单片机10是用来配置频率合成器芯片的内部寄存器。
所述的基带信号1进入信号接收电路2，信号接收电路2的输出接温度补偿电路3，温度补偿电路3输出补偿后的基带信号4。所述的补偿后的基带信号4进入锁相调频电路6中，与压控振荡器12的电压调谐端连接。所述的锁相调频电路6的输出调频信号13即为补偿后的调频信号。

Claims (5)

1.一种降低锁相调频电路温度漂移的模拟补偿装置，包括信号接收电路和温度补偿电路，其特征在于：所述的信号接收电路包括信号接收器和可调电位器，基带信号通过信号接收器输出至可调电位器的一端，可调电位器的另一端接地；所述的温度补偿电路包括分压电阻网络和温度传感器，所述的分压电阻网络由两个分压电阻串联组成，连接在可调电位器的中心抽头与温度传感器电压输出端之间，两个分压电阻的公共端接锁相调频电路中压控振荡器的电压调谐端，两个分压电阻的公共端输出的信号即为补偿后的基带信号。
2.根据权利要求1所述的降低锁相调频电路温度漂移的模拟补偿装置，其特征在于：所述的信号接收器采用RS-485信号接收器。
3.根据权利要求1所述的降低锁相调频电路温度漂移的模拟补偿装置，其特征在于：所述的温度传感器采用电压输出温度传感器。
4.根据权利要求1所述的降低锁相调频电路温度漂移的模拟补偿装置，其特征在于：所述的两个分压电阻的阻值R1和R2为 R 2 R 1 = | R p K v K a ( K v 2 - K v 3 ) K v R p 1 + R p K v 1 | , 式中，Rp为可调电位器RP的阻值，Rp1为可调电位器中心抽头到接地之间的阻值，Ka为25°C时所述温度传感器的输出电压的温度系数，Kv为所述锁相调频电路中压控振荡器的压控灵敏度，Kv1为压控灵敏度的温度系数，Kv2为所述信号接收器输出高电平幅度的温度系数，Kv3为低电平幅度的温度系数。
5.根据权利要求1所述的降低锁相调频电路温度漂移的模拟补偿装置，其特征在于：所述锁相调频电路包含频率参考源、频率合成器芯片、单片机、环路低通滤波器和压控振荡器，所述的频率参考源为频率合成器芯片提供参考频率，并在频率合成器芯片内分频或倍频作为鉴相频率fp，在频率合成器芯片的鉴相器内，压控振荡器输出信号经分频后与鉴相频率fp进行相位比较，输出直流误差电压Ud，Ud通过环路低通滤波器滤除鉴相频率和高频噪声之后输入到压控振荡器的电压调谐端，完成锁相环电路的闭环锁相控制，所述的单片机是用来配置频率合成器芯片的内部寄存器，所述的补偿后的基带信号加载到压控振荡器的电压调谐端，压控振荡器的输出信号即为调频信号。
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