CN1037222C - 具有快速频率牵引特性的节电型频率合成器 - Google Patents

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Abstract

在用于无线接收机的频率合成器中，第一和第二分频器根据周期的通电脉冲而启动。第一和第二分频器分别由压控振荡器和基准频率振荡器激励。检测第一和第二分频器输出之时差并将其转换成频率范畴的控制信号送到压控振荡器。由于时差被转换成频率范畴信号，一旦第一和第二分频器频率达到基本相等VCO也就稳定了。由于VCO能在其后稳定，故当测到的时差减小到一个允许值时，分频器能变成无效，并让其保持暂停直到合成器通过下一通电脉冲而再次有效。

Description

具有快速频率牵引特性的节电型频率合成器
本发明涉及具有节电特性的用于例如无线传呼机这类装置的频率合成器。
在用于一般无线传呼机的频率合成器中，(节电对这种传呼机是很有意义的)装有两个分频器，一个用于对压控振荡器的输出频率分频，另一个对来自基准频率振荡器的基准频率脉冲分频。两个脉冲之间的相位差由相位比较器检测并通过环路滤波器加到压控振荡器(VCO)的控制输入端。当可变频率分频器的输出相位超前于另一个分频器的输出相位时，相位比较器向VCO提供一个地电位以减小其频率，否则，就有一个高电压加到VCO，以增高其频率。频率控制将如此重复多次，一直到相位比较器没有输出为止。这种类型的频率合成器如果被用在出于节省电力的目的而在空闲期间中断电源的某些应用场合，那么每当电源电路重新接通时，频率合成器将要化费较长的时间来锁定相位。而这个问题能用一个电容器在空闲周期内保持环路滤波器两端的电压来解决，并把这个电压用作下一个有效周期开始时的频率控制电压，长时间的切断电源将会引起VCO和基准频率振荡器之间产生一个小的频率差，这本身又导致在合成器下一个有效周期开始时两个分频器输出之间产生相当大的相位差(最坏时达180度)，如此的相位偏移结果将形成一个最大的频率控制电压，以使VCO产生大的频率偏移。
另外，从节能的观点来看，利用高分频比的分频器和跟随VCO的稳定立即使它们无效是有利的。但是先有技术合成器的相位比较器是如此灵敏，以至即使分频器的输出之间仅有很小的频率差，也会产生输出，因此，先有技术合成器的分频器不能在合成器有效状态期间为了省电目的而使其马上无效。
因此，本发明的目的是提供一种合成器起动时能快速进入相位锁定状态并耗电少的频率合成器。
根据本发明，频率合成器被做成能根据周期性的电源有效脉冲而起动。该合成器包括节电电路，用于在节电周期中断对所述无线接收机的供电、在有效期间产生电源有效脉冲，并将有效脉冲加到所述无线接收机上；压控振荡器；第一可变分频器装置，在所述有效期间被激励，用来根据外部电路将所述压控振荡器的输出频率分频从而产生可变频率脉冲，在节电周期停止工作；基频振荡器；第二分频器装置，在有效期间被激励，用来以预定比率对基频振荡器的输出分频以产生一基频脉冲，在节电周期停止工作；比较器装置，用于检测所述可变频率脉冲与所述基频脉冲之间的时差；以及控制装置，用于将比较器装置所测到的时差转换成频率控制信号，并将该信号加到所述压控振荡器上；双稳态装置，响应于其上所加的所述有效脉冲和复位脉冲，用于在所述有效脉冲出现至复位脉冲出现的期间使第一和第二分频器装置工作，且在其它周期中停止所述第一和第二分频装置的工作，其中，所述第一和第二分频器装置被复位在预定的初始状态；所述控制装置在所述时差小于可接受的值时，产生所述复位脉冲，并将该复位脉冲加到所述双稳态装置上，这样，只要无线接收机开始工作，第一和第二可变分频装置即从同一复位状态开始工作，使所述比较器装置检测紧随所述有效脉冲出现后的所述时差。
对本发明将参照附图作更详细的说明，这些附图是：
图1是本发明频率合成器的方块图；
图2是该频率合成器的定时图。
在图1中，示出的本发明频率合成器是装在一个具有节电电路14的无线传呼机中的，当传呼机处在等待方式时，节电电路以周期性间隔向可以为传呼机电路的无线电接收机电路16提供电源有效脉冲。该电源有效脉冲也送到触发器15的置位输入端。方块图1中出现的信号波形示于图2。
该频率合成器包括一个可变分频器，或可编程计数器3，其输入端通过与门2连接到压控振荡器1的输出端。传呼机电路16向可变分频器3提供一个频率指令信号，并从VCO1接收合成的时钟频率(Synthe-sized clock frequency)。分频器3根据频率指令信号以所需的分频比对通过与门2耦合的VCO1的输出频率分频并把其输出加到异或门4的一个输入端。分频器5设置成其输入端通过与门6耦合，以接收来自基准频率振荡器7的基准频率脉冲，并以予定的分频比将其频率分频。分频器5的输出被加到异或门4的另一个输入端。与门2和6在触发器15输出为高电平时间内二者均被启动(开门)。
这样，异或门4产生一个具有持续时间等于分频器3和5的输出之间时间之差的脉冲。异或门4的输出被用于使与门8开门，以允许高速时钟从时钟源9选通到二进制计数器10，从而产生代表时间差的时钟二进制计数。计数器10的输出根据异或门4的输出前沿储存在锁存器11中，并根据来自异或门的相同输出的后沿复位。所储存的计数根据异或门输出的后沿被送到控制器12，以便把二进制计数转换成适当的数字频率控制信号。该频率控制信号由一个数/模转换器13转换成模拟形式并被加到VCO1的控制输入端，致使两个分频器之间的频率差值被减小到一个低值。如果原来的频率差是单靠反馈操作就足以使频率合成器进入锁定状态的这样一个值，则控制器12认为时间差已减小到了可忽略的小数值。于是向触发器15的复位输入端提供一个复位脉冲(如图2所示)。不然，就重复这种过程，一直到频率差被牵引到可允许的范围内。为了让控制器12能决定频率控制的方向，为分频器3和5分别提供了与门17和18。与门17的输入端分别连接到分频器3和异或门4的输出端，与门18的输入端分别连接到分频器5和异或门4的输出端。与门17和18的输出被加到控制器12。如果分频器3的输出频率如图2所示高于分频器5的输出频率，则与门18就产生一个具有与异或门4的输出相同持续时间的输出脉冲，控制器12产生的频率控制信号使VCO的频率减小，其减小的量对应于所检测到的时间差。如果分频器3的输出频率低于分频器5的输出频率，与门17即产生一个使控制器12去增大VCO频率的输出。
这样，VCO的控制是跟随节电方式的每个起动周期，以及分频器3和5的工作时间在短时间内完成的，因此其功率消耗被减少到最小。

Claims (4)

1.一种用于无线接收机(16)的频率合成器，它包括：
节电电路(14)，用于在节电周期中断对所述无线接收机的供电、在有效期间产生电源有效脉冲，并将有效脉冲加到所述无线接收机上；
压控振荡器(1)；
第一可变分频器装置(2，3)，在所述有效期间被激励，用来根据外部电路将所述压控振荡器(1)的输出频率分频从而产生可变频率脉冲，在节电周期停止工作；
基频振荡器(7)；
第二分频器装置(5，6)，在有效期间被激励，用来以预定比率对基频振荡器(7)的输出分频以产生一基频脉冲，在节电周期停止工作；
比较器装置(4)，用于检测所述可变频率脉冲与所述基频脉冲之间的时差；以及
控制装置(8-13，17，18)，用于将比较器装置(4)所测到的时差转换成频率控制信号，并将该信号加到所述压控振荡器(1)上；
其特征在于：
双稳态装置(15)，响应于其上所加的所述有效脉冲和复位脉冲，用于在所述有效脉冲出现至复位脉冲出现的期间使第一和第二分频器装置(2，3，5，6)工作，且在其它周期中停止所述第一和第二分频装置的工作，其中，所述第一和第二分频器装置被复位在预定的初始状态；
所述控制装置(8-13，17，18)在所述时差小于可接受的值时，产生所述复位脉冲，并将该复位脉冲加到所述双稳态装置(15)上，这样，只要无线接收机(16)开始工作，第一和第二可变分频装置即从同一复位状态开始工作，使所述比较器装置(4)检测紧随所述有效脉冲出现后的所述时差。
2.如权利要求1的频率合成器，其特征在于所述比较器装置(4)在与所述时差对应的期间产生一个脉冲；以及
所述控制装置(8-13，17，18)包括：
计数器(10)，用于对所述比较器装置(4)的所述脉冲出现期间的时钟脉冲计数；
控制器(12)，用于在所计的时钟脉冲数低于可接受的值时产生所述复位脉冲；以及
装置(13)，用于将所计的时钟脉冲数转换为模拟信号并将该模拟信号作为所述频率控制信号加到所述压控振荡器(1)上。
3.如权利要求1的频率合成器，其特征在于所述控制装置(8-13，17，18)包括确定所述时差极性的装置(17，18)，和根据所述时差的极性将所计的所述时钟脉冲数转换成所述模拟信号的所述转换装置(13)。
4.在响应电源有效脉冲而工作的无线接收机的频率合成器中，该频率合成器包括：压控振荡器(1)；第一可变分频器(3)，用于根据外部电路将所述压控振荡器的输出分频；基频振荡器(7)；和第二分频器(5)，用于以预定的比率将基频振荡器(7)的输出分频，用于控制所述合成器的方法包括的步骤为：
a)根据所述电源有效脉冲使所述第一和第二分频器(3，5)以及所述无线接收机(16)工作；
b)检测所述第一和第二分频器(3，5)的输出间的时差，并将所检测出的时差转换成频率控制信号，再将频率控制信号加到所述压控振荡器(1)；
其特征在于：
c)测出所述时差何时低于可接受的值；
d)使所述第一和第二分频器(3，6)停止和复位至预定的初始状态；和
e)根据下次出现的所述电源有效脉冲，重复步骤(a)至(d)，这样，只要无线接收机(16)重新开始工作，第一和第二可变分频器(3，5)即从同一复位状态重新开始工作，使在步骤(b)能测出紧随下次出现的有效脉冲后的所述时差。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US4673892A (en) * 1985-05-13 1987-06-16 Nec Corporation Phase locked loop frequency synthesizer with battery saving circuit
US4841255A (en) * 1987-06-24 1989-06-20 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Frequency synthesizer

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