CN103957003A - 一种时间数字转换器、频率跟踪装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种时间数字转换器，包括延迟单元、第一采样单元以及第二采样单元，其中：延迟单元与第一采样单元相连，用于接收第一时钟信号，将第一时钟信号进行延迟；第一采样单元用于对第一时钟信号进行采样，生成第一相位信号，以使第一锁相模块调整第一时钟信号的频率；延迟单元还与第二采样单元相连，用于接收调频后的第一时钟信号，将调频后的第一时钟信号进行延迟；第二采样单元用于对调频后的第一时钟信号进行采样，生成第二相位信号，以使第一锁相模块调整第一时钟信号的相位。本发明实施例还公开了一种频率跟踪装置及方法。采用本发明，可通过使用一个时间数字转换器而达到双环频率跟踪的效果，减小双环频率跟踪系统的占用面积。

Description

一种时间数字转换器、频率跟踪装置及方法

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种时间数字转换器、频率跟踪装置及方法。

背景技术

在数据收发系统中，通常需要在接收端产生与发送端同步的时钟以保持通信。在发送数据之前，发送端先向接收端发送一串同步时钟脉冲，接收端按照这一时钟脉冲频率和时序通过频率跟踪系统锁定接收端的接收频率，以便在接收数据的过程中始终与发送端保持同步。

现有技术中通常采用双环频率跟踪系统对发送端发送的同步时钟进行频率跟踪，如图1所示为双环频率跟踪系统的结构图。在图1中，数控振荡器的第一时钟信号进入第一锁相环，经过第一时间数字转换器后，由第一时间数字转换器根据输入的参考时钟信号产生相位信号，通过第一鉴相器以及第一滤波器调整数控振荡器输出的第一时钟信号的频率，使第一时钟信号与接收端接收的第二时钟信号的频率相等。由于第一锁相环多由模拟的方法实现，造成的误差较大，因此需要在第一锁相环外部添加第二个环路以跟踪第二时钟信号。第一时钟信号进入第二锁相环的第二时间数字转换器之后，通过第二时间数字转换器根据第二时钟信号产生相位信号，通过第二鉴相器以及第二滤波器调整数控振荡器输出的第一时钟信号的相位，以使第一时钟信号的相位与第二时钟信号的相位相等，减小误差。

现有的时间数字转换器包括由多个缓冲器组成的阵列以及由多个触发器组成的阵列，由数控振荡器输出的时钟经过每一个缓冲器向后传递，每一个缓冲器的输出端作为触发器阵列的相位检测点。由于数控振荡器输出的时钟频率较高，为了达到频率覆盖，需要的缓冲器的数量较多，对应的，需要的触发器的数量也多，因此，使用两个时间数字转换器会增加系统消耗的能量。此外，由于受到缓冲器与触发器的数量的影响，导致系统的占用面积也相应增大，增加了制造成本，同时也增加了系统设计的复杂性。

发明内容

本发明实施例提供一种时间数字转换器、频率跟踪装置及方法，可通过使用一个时间数字转换器而达到双环频率跟踪的效果，减小双环频率跟踪系统的占用面积。

本发明实施例第一方面提供一种时间数字转换器，包括延迟单元、第一采样单元以及第二采样单元，其中：

所述延迟单元与所述第一采样单元相连，用于接收第一锁相模块输出的第一时钟信号，将所述第一时钟信号进行延迟之后，输出至所述第一采样单元；

所述第一采样单元用于通过参考时钟信号对所述延迟单元输出的所述第一时钟信号进行采样，生成第一相位信号，并将所述第一相位信号发送给所述第一锁相模块，以使所述第一锁相模块根据所述第一相位信号调整所述第一时钟信号的频率，并将调频后的第一时钟信号输出至所述延迟单元；

所述延迟单元还与所述第二采样单元相连，用于接收所述第一锁相模块输出的所述调频后的第一时钟信号，将所述调频后的第一时钟信号进行延迟后，输出至所述第二采样单元；

所述第二采样单元用于通过第二时钟信号对所述延迟单元输出的所述调频后的第一时钟信号进行采样，生成第二相位信号，并将所述第二相位信号通过第二锁相模块发送给所述第一锁相模块，以使所述第一锁相模块根据所述第二相位信号调整所述第一时钟信号的相位。

结合本发明实施例第一方面的实现方式，在本发明实施例第一方面的第一种可能的实现方式中，所述延迟单元由多个延迟元件依次连接，所述第一采样单元以及所述第二采样单元由多个触发器依次连接，每个延迟元件的输出端接下一个延迟元件的输入端、所述第一采样单元中与所述延迟元件对应的触发器的相位采集端以及所述第二采样单元中与所述延迟元件对应的触发器的相位采集端。

结合本发明实施例第一方面或第一方面的第一种中的任一种可能的实现方式，在本发明实施例第一方面的第二种可能的实现方式中，所述参考时钟信号与所述第二时钟信号的频率相同。

本发明实施例第二方面提供一种频率跟踪装置，包括第一锁相模块、第二锁相模块以及本发明实施例第一方面至本发明实施例第一方面的第二种中的任一种可能的实施方式中的时间数字转换器，其中：

所述第一锁相模块的第一端与所述延迟单元相连，用于向所述延迟单元输出第一时钟信号；

所述第一锁相模块的第二端与所述第二锁相模块的一端相连，用于接收所述第二锁相模块输出的第二时钟信号；

所述第一锁相模块的第三端与所述第一采样单元相连，用于接收所述第一采样单元输出的第一相位信号，并根据所述第一相位信号以及所述第二时钟信号，将所述第一时钟信号的频率调整至与所述第二时钟信号的频率相同，通过所述第一锁相模块的第一端输出调频后的第一时钟信号给所述延迟单元；

所述第二锁相模块的另一端与所述第二采样单元的一端相连，用于接收所述第二采样单元输出的第二相位信号，以控制所述第一锁相模块根据所述第二相位信号以及所述第二时钟信号，将所述调频后的第一时钟信号的相位调整至与所述第二时钟信号的相位相同，将调整相位后的第一时钟信号通过所述第一锁相模块的第一端输出给所述延迟单元。

结合本发明实施例第二方面的实现方式，在本发明实施例第二方面的第一种可能的实现方式中，所述装置还包括同步器，其中：

所述同步器的一端接所述第二时钟信号，所述同步器的另一端与所述第二采样单元的另一端相连，用于改变所述第二时钟信号的时序，以及输出改变时序后的第二时钟信号给所述第二采样单元。

结合本发明实施例第二方面的实现方式，在本发明实施例第二方面的第二种可能的实现方式中，所述第一锁相模块包括第一鉴相器、第一滤波器、数控振荡器以及分频器，其中：

所述第一鉴相器包括第一输入端、第二输入端以及输出端；

所述第一滤波器包括输入端以及输出端；

所述数控振荡器包括输入端以及输出端；

所述分频器包括输入端以及输出端；

所述第一鉴相器的第一输入端为所述第一锁相模块的第二端，所述第一鉴相器的第二输入端为所述第一锁相模块的第三端，所述第一鉴相器的输出端接所述第一滤波器的输入端，所述第一鉴相器用于根据所述第一相位信号以及所述第二时钟信号计算所述第一时钟信号与所述第二时钟信号的频率误差；

所述第一滤波器的输出端接所述数控振荡器的输入端，所述第一滤波器用于根据所述频率误差控制所述数控振荡器调整所述第一时钟信号；

所述数控振荡器的输出端与所述分频器的输入端相连，所述数控振荡器用于根据所述频率误差将所述第一时钟信号的频率调整至与所述第二时钟信号的频率相同；

所述分频器的输出端为所述第一锁相模块的第一端，所述分频器用于对所述调频后的第一时钟信号进行分频。

结合本发明实施例第二方面至第二方面的第二种中的任一种可能的实现方式，在本发明实施例第二方面的第三种可能的实现方式中，所述第二锁相模块包括第二鉴相器以及第二滤波器，其中：

所述第二鉴相器包括输入端以及输出端；

所述第二滤波器包括输入端以及输出端；

所述第二鉴相器的输入端为所述第二锁相模块的另一端，所述第二鉴相器的输出端与所述第二滤波器的输入端相连，所述第二鉴相器用于根据所述第二相位信号以及输入的所述第二时钟信号计算所述调频后的第一时钟信号与所述第二时钟信号的相位误差；

所述第二滤波器的输出端为所述第二锁相模块的一端，所述第二滤波器用于根据所述相位误差控制所述数控振荡器，以使所述数控振荡器根据所述相位误差将所述调频后的第一时钟信号的相位调整至与所述第二时钟信号的相位相同。

本发明实施例第三方面提供一种频率跟踪方法，包括：

延迟单元接收第一锁相模块输出的第一时钟信号，将所述第一时钟信号进行延迟之后，输出至第一采样单元；

所述第一采样单元通过参考时钟信号对所述延迟单元输出的所述第一时钟信号进行采样，生成第一相位信号，并将所述第一相位信号发送给第一锁相模块，以使所述第一锁相模块根据所述第一相位信号调整所述第一时钟信号的频率，并将调频后的第一时钟信号输出至所述延迟单元；

所述延迟单元接收所述第一锁相模块输出的所述调频后的第一时钟信号，将所述调频后的第一时钟信号进行延迟后，输出至第二采样单元；

所述第二采样单元通过第二时钟信号对所述延迟单元输出的所述调频后的第一时钟信号进行采样，生成第二相位信号，并将所述第二相位信号通过第二锁相模块发送给所述第一锁相模块，以使所述第一锁相模块根据所述第二相位信号调整所述第一时钟信号的相位。

结合本发明实施例第三方面的实现方式，在本发明实施例第三方面的第一种可能的实现方式中，所述参考时钟信号与所述第二时钟信号的频率相同。

结合本发明实施例第三方面的实现方式，在本发明实施例第三方面的第二种可能的实现方式中，所述第二采样单元接收的所述第二时钟信号为经过同步器改变时序后的第二时钟信号。

结合本发明实施例第三方面或第三方面的第一种中的任一种可能的实现方式，在本发明实施例第三方面的第三种可能的实现方式中，所述第一锁相模块根据所述第一相位信号调整所述第一时钟信号的频率包括：

所述第一锁相模块的第一鉴相器根据所述第一相位信号以及所述第二时钟信号计算所述第一时钟信号与所述第二时钟信号的频率误差；

所述第一锁相模块的第一滤波器根据所述频率误差控制所述第一锁相模块的数控振荡器调整第一时钟信号；

所述数控振荡器根据所述频率误差将所述第一时钟信号的频率调整至与第二时钟信号的频率相同；

所述第一锁相模块的分频器对所述调频后的第一时钟信号进行分频。

结合本发明实施例第三方面的实现方式，在本发明实施例第二方面的第四种可能的实现方式中，所述第一锁相模块根据所述第二相位信号调整所述第一时钟信号的相位包括：

所述第二锁相模块的第二鉴相器根据所述第二相位信号以及所述第二时钟信号计算所述调频后的第一时钟信号与所述第二时钟信号的相位误差；

所述第一锁相模块的第二滤波器根据所述相位误差控制所述数控振荡器，以使所述数控振荡器根据所述相位误差将所述调频后的第一时钟信号的相位调整至与所述第二时钟信号的相位相同。

采用本发明实施例，能在时间数字转换器内部结构的基础上添加多一个由多个触发器组成的采样单元，通过使用一个时间数字转换器，实现现有的双环频率跟踪系统中两个时间数字转换器各自的功能，为双环频率跟踪系统提供一个全新的架构，减少系统的占用面积和功耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有的双环频率跟踪系统的结构示意图；

图2是本发明实施例的一种时间数字转换器的一实施例的结构示意图；

图3是本发明实施例的一种时间数字转换器的一实施例的部分具体结构示意图；

图4是本发明实施例的一种频率跟踪装置的一实施例的结构示意图；

图5是本发明实施例的一种频率跟踪装置的另一实施例的结构示意图；

图6是本发明实施例的一种频率跟踪方法的一实施例的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种时间数字转换器、频率跟踪装置及方法，可通过使用一个时间数字转换器而达到双环频率跟踪的效果，减小双环频率跟踪系统的占用面积。

请参阅图2，图2是本发明实施例的一种时间数字转换器的一实施例的结构示意图。本发明实施例对时间数字转换器1的内部结构进行改造，增添了一组新的触发器阵列，实现现有的双环频率跟踪系统中两个时间数字转换器各自的功能。本发明实施例所涉及的延迟元件可为经设计以提供信号延迟的任何无源组件，如缓冲器、电感器、电阻器及电容器等器件，本发明实施例则以缓冲器进行举例说明。如图2所示的时间数字转换器1包括延迟单元11、第一采样单元12以及第二采样单元13。

延迟单元11与第一采样单元12相连，用于接收第一锁相模块2输出的第一时钟信号，将第一时钟信号进行延迟之后，输出至第一采样单元12。

第一采样单元12用于通过参考时钟信号对延迟单元11输出的第一时钟信号进行采样，生成第一相位信号，并将第一相位信号发送给第一锁相模块2，以使第一锁相模块2根据第一相位信号调整第一时钟信号的频率，并将调频后的第一时钟信号输出至延迟单元11。

延迟单元11还与第二采样单元13相连，用于接收第一锁相模块2输出的调频后的第一时钟信号，将调频后的第一时钟信号进行延迟后，输出至第二采样单元13。

第二采样单元13用于通过第二时钟信号对延迟单元11输出的调频后的第一时钟信号进行采样，生成第二相位信号，并将第二相位信号通过第二锁相模块3发送给第一锁相模块2，以使第一锁相模块2根据第二相位信号调整第一时钟信号的相位。

具体实现中，第一时钟信号为延迟单元11的输入时钟信号，一般为高频时钟。初始状态下，延迟单元11将第一锁相模块2输出的第一时钟信号进行延迟，并输出至第一采样单元12，由第一采样单元12所连接的第一锁相模块2将延迟后的第一时钟信号进行调频，再将调频后的第一时钟信号反馈给延迟单元11，此时延迟单元11继续将调频后的第一时钟信号延迟并输出至第二采样单元13。

可选的，结合图3所示的时间数字转换器1的部分具体结构示意图，延迟单元11由多个延迟元件依次连接，第一采样单元12以及第二采样单元13由多个触发器依次连接，每个延迟元件的输出端接下一个延迟元件的输入端、第一采样单元12中与延迟元件对应的触发器的相位采集端以及第二采样单元13中与延迟元件对应的触发器的相位采集端。其中延迟元件与连接的触发器的公共节点为相位检测点。

可选的，参考时钟信号与第二时钟信号的频率相同。

具体实现中，在第一采样单元12中，每一个触发器的信号输入端接参考时钟信号，其中参考时钟信号的频率与第二时钟信号的频率相同。当输入的参考时钟信号触发相位采集的操作时(如图3所示，参考时钟信号利用上升沿触发相位采集的操作)，每一个触发器的相位采集端对对应的延迟元件的相位检测点进行信号采样，输出对应的相位值Q(0)至Q(n-1)并锁存，将每个相位值组成一串编码输出第一相位信号，并将第一相位信号发送给第一锁相模块2，以使第一锁相模块2根据第一相位信号调整第一时钟信号的频率，并将调频后的第一时钟信号输出至延迟单元11。

作为一种可实施的方式，每个触发器输出的相位值通过编码器进行转换并组成一串编码，输出第一相位信号。

具体实现中，在第二采样单元13中，每一个触发器的信号输入端接第二时钟信号。与第一采样单元12的工作原理相同，当输入的第二时钟信号触发相位采集的操作时，每一个触发器的相位采集端对对应的延迟元件的相位检测点进行信号采样，即对调频后的第一时钟信号进行采样，输出对应的相位值P(0)至P(n-1)并锁存，将每个相位值组成一串编码输出第二相位信号，通过第二锁相模块3发送给第一锁相模块2，以使第一锁相模块2根据第二相位信号调整第一时钟信号的相位，最终使第一时钟信号与第二时钟信号达到同步。

作为一种可实施的方式，每个触发器输出的相位值通过编码器进行转换并组成一串编码，输出第二相位信号。

通过实施图2所描述的时间数字转换器，能在时间数字转换器内部结构的基础上添加多一个由多个触发器组成的采样单元，通过使用一个时间数字转换器，实现现有的双环频率跟踪系统中两个时间数字转换器各自的功能以及双环频率跟踪系统的环路中各个器件的功能，减少系统的占用面积和功耗。

请参阅图4，图4是本发明实施例的一种频率跟踪装置的一实施例的结构示意图。本发明实施例提供的一种频率跟踪装置包括第一锁相模块2、第二锁相模块3以及如图2和图3实施例所描述的时间数字转换器1。其中：

第一锁相模块2的第一端与延迟单元11相连，用于向延迟单元11输出第一时钟信号。

第一锁相模块2的第二端与第二锁相模块3的一端相连，用于接收第二锁相模块3输出的第二时钟信号。

第一锁相模块2的第三端与第一采样单元12相连，用于接收第一采样单元12输出的第一相位信号，并根据第一相位信号以及第二时钟信号，将第一时钟信号的频率调整至与第二时钟信号的频率相同，通过第一锁相模块2的第一端输出调频后的第一时钟信号给延迟单元11。

第二锁相模块3的另一端与第二采样单元13的一端相连，用于接收第二采样单元13输出的第二相位信号，以控制第一锁相模块2根据第二相位信号以及第二时钟信号，将调频后的第一时钟信号的相位调整至与第二时钟信号的相位相同，将调整相位后的第一时钟信号通过第一锁相模块2的第一端输出给延迟单元11。

具体实现中，第二锁相模块3将输入的第二时钟信号输出至第一锁相模块2的第二端，为此第一锁相模块2能够鉴别第二时钟信号的相位信息，再由第一锁相模块2根据第二时钟信号产生第一时钟信号并通过第一锁相模块2的第一端输出至延迟单元11。

作为一种可实施的方式，第二时钟信号的相位信息也可由第二锁相模块3进行鉴别并输出至第一锁相模块2。

具体实现中，第一时钟信号经由延迟单元11延迟之后由第一采样单元12对第一时钟信号进行采样，产生第一相位信号，并将第一相位信号输入至第一锁相模块2的第三端。第一锁相模块2鉴别第一相位信号，并根据第一相位信号以及第二时钟信号的相位信息，将第一时钟信号的频率调整至与第二时钟信号的频率相同。第一采样单元12产生第一相位信号的具体过程详见实施例图2，本实施例则不再赘述。

具体实现中，当第一锁相模块2调整第一时钟信号的频率之后，将调频后的第一时钟信号输出至延迟单元11，由第二采样单元13对调频后的第一时钟信号进行采样，产生第二相位信号，并将第二相位信号输出至第二锁相模块3的另一端。第二锁相模块3鉴别第二相位信号，将鉴别出的第二相位信号输出至第一锁相模块2的第二端，以使第一锁相模块2根据第二相位信号以及第二时钟信号的相位信息，将调频后的第一时钟信号的相位调整至与第二时钟信号的相位相同。第二采样单元13产生第二相位信号的具体过程详见实施例图2，本实施例则不再赘述。

通过实施图4所描述的装置，能在时间数字转换器内部结构的基础上添加多一个由多个触发器组成的采样单元，能实现现有的双环频率跟踪系统中两个时间数字转换器各自的功能，为双环频率跟踪系统提供一个全新的架构，减少系统的占用面积和功耗。

请参阅图5，图5是本发明实施例的一种频率跟踪装置的另一实施例的结构示意图。如图5所示，本发明实施例提供的一种频率跟踪装置包括第一锁相模块2、第二锁相模块3以及如图2和图3实施例所描述的时间数字转换器1。其中：第一锁相模块2的第一端与延迟单元11相连，用于向延迟单元11输出第一时钟信号。第一锁相模块2的第二端与第二锁相模块3的一端相连，用于接收第二锁相模块3输出的第二时钟信号。第一锁相模块2的第三端与第一采样单元12相连，用于接收第一采样单元12输出的第一相位信号，并根据第一相位信号以及第二时钟信号，将第一时钟信号的频率调整至与第二时钟信号的频率相同，通过第一锁相模块2的第一端输出调频后的第一时钟信号给延迟单元11。第二锁相模块3的另一端与第二采样单元13的一端相连，用于接收第二采样单元13输出的第二相位信号，以控制第一锁相模块2根据第二相位信号以及第二时钟信号，将调频后的第一时钟信号的相位调整至与第二时钟信号的相位相同，将调整相位后的第一时钟信号通过第一锁相模块2的第一端输出给延迟单元11。

可选的，装置还包括同步器4，同步器4的一端接第二时钟信号，同步器4的另一端与第二采样单元13相连，用于改变第二时钟信号的时序，以及输出改变时序后的第二时钟信号给第二采样单元13。由于第二采样单元13从延迟单元11得到的第一时钟信号为延迟后的时钟信号，因此需要同步器4将输入的第二时钟信号改变时序以与延迟后的第一时钟信号相匹配，以保证后续第一锁相模块2输出的第一时钟信号与第二时钟信号同步。

可选的，第一锁相模块2包括第一鉴相器21、第一滤波器22、数控振荡器23以及分频器24。第一鉴相器21包括第一输入端、第二输入端以及输出端；第一滤波器22包括输入端以及输出端；数控振荡器23包括输入端以及输出端；分频器24包括输入端以及输出端。

可选的，第一鉴相器21的第一输入端为第一锁相模块2的第二端，第一鉴相器21的第二输入端为第一锁相模块2的第三端，第一鉴相器21的输出端接第一滤波器22的输入端，第一鉴相器21用于根据第一相位信号以及第二时钟信号计算第一时钟信号与第二时钟信号的频率误差。第一鉴相器21鉴别出第一相位信号以及第二时钟信号的相位信息，将第一时钟信号与第二时钟信号的相位进行比较，计算第一时钟信号与第二时钟信号的频率误差，并输出频率误差电压。

可选的，第一滤波器22的输出端接数控振荡器23的输入端，第一滤波器22用于根据频率误差控制数控振荡器23调整第一时钟信号。第一滤波器22将第一鉴相器21输出的频率误差电压进行滤波之后，形成控制电压并输出至数控振荡器23。

可选的，数控振荡器23的输出端与分频器24的输入端相连，数控振荡器23用于根据频率误差将第一时钟信号的频率调整至与第二时钟信号的频率相同。第一滤波器22输出的控制电压作用于数控振荡器23，把数控振荡器23的输出振荡频率(即第一时钟信号的频率)拉向第二时钟信号的频率。当两者的频率相等时，第一锁相模块2的环路被锁定，输出的第一时钟信号的频率即与第二时钟信号的频率保持相同。

可选的，分频器24的输出端为第一锁相模块2的第一端，分频器24用于对调频后的第一时钟信号进行分频。分频器24通过对调频后的第一时钟信号进行分频，调节相关系数关系，使其分频后的第一时钟信号能与第一采样单元12输入的参考时钟的相关参数相匹配，便于第一采样单元12进行采样。

作为一种可实施的方式，第二时钟信号的相位信息可由第二锁相模块3的第二鉴相器31鉴别之后通过第二滤波器32输出至第一鉴相器21。

可选的，第二锁相模块3包括第二鉴相器31以及第二滤波器32，第二鉴相器31包括输入端以及输出端；第二滤波器32包括输入端以及输出端。

可选的，第二鉴相器31的输入端为第二锁相模块3的另一端，第二鉴相器31的输出端与第二滤波器32的输入端相连，第二鉴相器31用于根据第二相位信号以及输入的第二时钟信号计算调频后的第一时钟信号与第二时钟信号的相位误差。第二鉴相器31与第一鉴相器21的工作原理相同，用于鉴别第二相位信号以及第二时钟信号的相位信息，将调频后的第一时钟信号与第二时钟信号的相位进行比较，计算调频后的第一时钟信号与第二时钟信号的相位误差，并输出相位误差电压。

可选的，第二滤波器32的输出端为第二锁相模块3的一端，第二滤波器32用于根据相位误差控制数控振荡器23，以使数控振荡器23根据相位误差将调频后的第一时钟信号的相位调整至与第二时钟信号的相位相同。第二滤波器32将第二鉴相器31输出的相位误差电压进行滤波之后，形成控制电压并作用于第一锁相模块2的数控振荡器23，使数控振荡器23输出的第一时钟信号的相位与第二时钟信号的相位相同，由此第二锁相模块3的环路被锁定，输出的第一时钟信号与第二时钟信号同步。

具体实现中，本发明实施例的装置的工作原理大致如下：

第二时钟信号通过第二锁相模块3输入第一锁相模块2，由数控振荡器23振荡输出第一时钟信号。由于数控振荡器23存在一定的误差，导致第一时钟信号不能与第二时钟信号同步，因此数控振荡器23将第一时钟信号输出至时间数字转换器1的延迟单元11。延迟单元11由多个延迟元件组成，用于将第一时钟信号进行延迟，并通过第一采样单元12对第一时钟信号进行采样，产生第一相位信号。第一采样单元12将第一相位信号输出至第一鉴相器21，第一鉴相器21鉴别第二时钟信号的相位以及第一相位信号，计算出第一时钟信号与第二时钟信号的频率误差，输出频率误差电压至第一滤波器22，由第一滤波器22滤波之后控制数控振荡器23调整第一时钟信号的频率，直至第一时钟信号的频率与第二时钟信号的频率相同，第一锁相模块2的环路则被锁定。

当数控振荡器23对第一时钟信号进行调频之后，将第一时钟信号再次输出至时间数字转换器1的延迟单元11，由延迟单元11将调频后的第一时钟信号进行延迟，并通过第二采样单元13对调频后的第一时钟信号进行采样，产生第二相位信号。第二采样单元13将第二相位信号输出至第二鉴相器31，第二鉴相器31鉴别第二时钟信号的相位以及第二相位信号，计算出调频后的第一时钟信号与第二时钟信号的相位误差，输出相位误差电压至第二滤波器32，由第二滤波器32滤波之后控制数控振荡器23调整第一时钟信号的相位，直至第一时钟信号的相位与第二时钟信号的相位相同，第二锁相模块3的环路被锁定，最终令第一时钟信号与第二时钟信号保持同步。

通过实施图5所描述的装置，能通过使用一个时间数字转换器，实现现有的双环频率跟踪系统中两个时间数字转换器各自的功能以及双环频率跟踪系统的环路中各个器件的功能，为双环频率跟踪系统提供一个全新的架构，减少系统的占用面积和功耗。

请参阅图6，图6是本发明实施例的一种频率跟踪方法的一实施例的流程示意图。实施例图6所示的方法中所涉及的各个器件为实施图2至图5所描述的器件。如图6所示，本发明实施例的一种频率跟踪方法可以包括以下步骤：

600，延迟单元接收第一锁相模块输出的第一时钟信号，将第一时钟信号进行延迟之后，输出至第一采样单元。

610，第一采样单元通过参考时钟信号对延迟单元输出的第一时钟信号进行采样，生成第一相位信号，并将第一相位信号发送给第一锁相模块，以使第一锁相模块根据第一相位信号调整第一时钟信号的频率，并将调频后的第一时钟信号输出至延迟单元。

620，延迟单元接收第一锁相模块输出的调频后的第一时钟信号，将调频后的第一时钟信号进行延迟后，输出至第二采样单元。

630，第二采样单元通过第二时钟信号对延迟单元输出的调频后的第一时钟信号进行采样，生成第二相位信号，并将第二相位信号通过第二锁相模块发送给第一锁相模块，以使第一锁相模块根据第二相位信号调整第一时钟信号的相位。

具体实现中，参考图5，第一锁相模块2输出第一时钟信号给时间数字转换器1的延迟单元11，延迟单元11将第一时钟信号进行延迟并输出至第一采样单元12。

具体实现中，第一采样单元12按照输入的参考时钟信号对第一时钟信号进行采样，并输出第一相位信号至第一锁相模块2。第一采样单元12对第一时钟信号进行采样的步骤详见实施例图2，本实施例则不再赘述。

可选的，参考时钟信号与第二时钟信号的频率相同。

可选的，第二采样单元13接收的第二时钟信号为经过同步器4改变时序后的第二时钟信号。由于第二采样单元13从延迟单元11得到的第一时钟信号为延迟后的时钟信号，因此需要同步器4将输入的第二时钟信号改变时序以与延迟后的第一时钟信号相匹配，以使后续第一锁相模块2输出的第一时钟信号与第二时钟信号同步。

可选的，第一锁相模块2的第一鉴相器21根据第一相位信号以及第二时钟信号计算第一时钟信号与第二时钟信号的频率误差。

作为一种可实施的方式，第一鉴相器21鉴别出第二时钟信号的相位信息以及第一相位信号，将第一时钟信号与第二时钟信号的相位进行比较，计算第一时钟信号与第二时钟信号的频率误差，并输出频率误差电压。

可选的，第一锁相模块2的第一滤波器22根据频率误差控制第一锁相模块2的数控振荡器23调整第一时钟信号。

作为一种可实施的方式，第一滤波器22将第一鉴相器21输出的频率误差电压进行滤波之后，形成控制电压并输出至数控振荡器23。

可选的，数控振荡器23根据频率误差将第一时钟信号的频率调整至与第二时钟信号的频率相同。

作为一种可实施的方式，第一滤波器22输出的控制电压作用于数控振荡器23，数控振荡器23将其输出的振荡频率(即第一时钟信号的频率)拉向第二时钟信号的频率，当两者的频率相等时，第一锁相模块2的环路被锁定，输出的第一时钟信号的频率即与第二时钟信号的频率保持相同。

可选的，第一锁相模块2的分频器24对调频后的第一时钟信号进行分频。

作为一种可实施的方式，分频器24通过对调频后的第一时钟信号进行分频，调节相关系数关系，使其分频后的第一时钟信号能与第一采样单元12输入的参考时钟的相关系数相匹配，便于第一采样单元12进行采样。

具体实现中，第一锁相模块2输出调频后的第一时钟信号给时间数字转换器1的延迟单元11。

具体实现中，延迟单元11输出调频后的第一时钟信号给时间数字转换器1的第二采样单元13。第二采样单元13按照输入的第二时钟信号对调频后的第一时钟信号进行采样并输出第二相位信号至第二锁相模块3。第二采样单元13对第二时钟信号进行采样的步骤详见实施例图2，本实施例则不再赘述。

可选的，第二锁相模块3的第二鉴相器31根据第二相位信号以及第二时钟信号的相位信息计算调频后的第一时钟信号与第二时钟信号的相位误差。

可选的，第一锁相模块2的第二滤波器32根据相位误差控制数控振荡器23，以使数控振荡器23根据相位误差将调频后的第一时钟信号的相位调整至与第二时钟信号的相位相同。

作为一种可实施的方式，第二鉴相器31用于鉴别第二时钟信号的相位信息以及第二相位信号，将调频后的第一时钟信号与第二时钟信号的相位进行比较，计算第一时钟信号与第二时钟信号的相位误差，并输出相位误差电压。

作为一种可实施的方式，第二滤波器32将第二鉴相器31输出的相位误差电压进行滤波之后，形成控制电压并作用于第一锁相模块2的数控振荡器23，使数控振荡器23输出的第一时钟信号的相位与第二时钟信号的相位相同，由此第二锁相模块3的环路被锁定，输出的第一时钟信号与第二时钟信号同步。

通过实施图6所描述的方法，能通过使用一个时间数字转换器，实现现有的双环频率跟踪系统中两个时间数字转换器各自的功能以及双环频率跟踪系统的环路中各个器件的功能，为双环频率跟踪系统提供一个全新的架构，减少系统的占用面积和功耗。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

本发明实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。

本发明实施例装置中的模块或单元可以根据实际需要进行合并、划分和删减。

本发明实施例的模块或模块,可以以通用集成电路(如中央处理器CPU),或以专用集成电路(ASIC)来实现。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种时间数字转换器，其特征在于，包括延迟单元、第一采样单元以及第二采样单元，其中：

所述延迟单元与所述第一采样单元相连，用于接收第一锁相模块输出的第一时钟信号，将所述第一时钟信号进行延迟之后，输出至所述第一采样单元；

所述第一采样单元用于通过参考时钟信号对所述延迟单元输出的所述第一时钟信号进行采样，生成第一相位信号，并将所述第一相位信号发送给所述第一锁相模块，以使所述第一锁相模块根据所述第一相位信号调整所述第一时钟信号的频率，并将调频后的第一时钟信号输出至所述延迟单元；

所述延迟单元还与所述第二采样单元相连，用于接收所述第一锁相模块输出的所述调频后的第一时钟信号，将所述调频后的第一时钟信号进行延迟后，输出至所述第二采样单元；

所述第二采样单元用于通过第二时钟信号对所述延迟单元输出的所述调频后的第一时钟信号进行采样，生成第二相位信号，并将所述第二相位信号通过第二锁相模块发送给所述第一锁相模块，以使所述第一锁相模块根据所述第二相位信号调整所述第一时钟信号的相位。

2.根据权利要求1所述的时间数字转换器，其特征在于，所述延迟单元由多个延迟元件依次连接，所述第一采样单元以及所述第二采样单元由多个触发器依次连接，每个延迟元件的输出端接下一个延迟元件的输入端、所述第一采样单元中与所述延迟元件对应的触发器的相位采集端以及所述第二采样单元中与所述延迟元件对应的触发器的相位采集端。

3.根据权利要求1或2任一项所述的时间数字转换器，其特征在于，所述参考时钟信号与所述第二时钟信号的频率相同。

4.一种频率跟踪装置，其特征在于，包括第一锁相模块、第二锁相模块以及如权利要求1至3任一项所述的时间数字转换器，其中：

所述第一锁相模块的第一端与所述延迟单元相连，用于向所述延迟单元输出第一时钟信号；

所述第一锁相模块的第二端与所述第二锁相模块的一端相连，用于接收所述第二锁相模块输出的第二时钟信号；

所述第一锁相模块的第三端与所述第一采样单元相连，用于接收所述第一采样单元输出的第一相位信号，并根据所述第一相位信号以及所述第二时钟信号，将所述第一时钟信号的频率调整至与所述第二时钟信号的频率相同，通过所述第一锁相模块的第一端输出调频后的第一时钟信号给所述延迟单元；

所述第二锁相模块的另一端与所述第二采样单元的一端相连，用于接收所述第二采样单元输出的第二相位信号，以控制所述第一锁相模块根据所述第二相位信号以及所述第二时钟信号，将所述调频后的第一时钟信号的相位调整至与所述第二时钟信号的相位相同，将调整相位后的第一时钟信号通过所述第一锁相模块的第一端输出给所述延迟单元。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述装置还包括同步器，其中：

所述同步器的一端接所述第二时钟信号，所述同步器的另一端与所述第二采样单元的另一端相连，用于改变所述第二时钟信号的时序，以及输出改变时序后的第二时钟信号给所述第二采样单元。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第一锁相模块包括第一鉴相器、第一滤波器、数控振荡器以及分频器，其中：

所述第一鉴相器包括第一输入端、第二输入端以及输出端；

所述第一滤波器包括输入端以及输出端；

所述数控振荡器包括输入端以及输出端；

所述分频器包括输入端以及输出端；

所述第一鉴相器的第一输入端为所述第一锁相模块的第二端，所述第一鉴相器的第二输入端为所述第一锁相模块的第三端，所述第一鉴相器的输出端接所述第一滤波器的输入端，所述第一鉴相器用于根据所述第一相位信号以及所述第二时钟信号计算所述第一时钟信号与所述第二时钟信号的频率误差；

所述第一滤波器的输出端接所述数控振荡器的输入端，所述第一滤波器用于根据所述频率误差控制所述数控振荡器调整所述第一时钟信号；

所述数控振荡器的输出端与所述分频器的输入端相连，所述数控振荡器用于根据所述频率误差将所述第一时钟信号的频率调整至与所述第二时钟信号的频率相同；

所述分频器的输出端为所述第一锁相模块的第一端，所述分频器用于对所述调频后的第一时钟信号进行分频。

7.根据权利要求4或6所述的装置，其特征在于，所述第二锁相模块包括第二鉴相器以及第二滤波器，其中：

所述第二鉴相器包括输入端以及输出端；

所述第二滤波器包括输入端以及输出端；

所述第二鉴相器的输入端为所述第二锁相模块的另一端，所述第二鉴相器的输出端与所述第二滤波器的输入端相连，所述第二鉴相器用于根据所述第二相位信号以及输入的所述第二时钟信号计算所述调频后的第一时钟信号与所述第二时钟信号的相位误差；

所述第二滤波器的输出端为所述第二锁相模块的一端，所述第二滤波器用于根据所述相位误差控制所述数控振荡器，以使所述数控振荡器根据所述相位误差将所述调频后的第一时钟信号的相位调整至与所述第二时钟信号的相位相同。

8.一种频率跟踪方法，其特征在于，包括：

延迟单元接收第一锁相模块输出的第一时钟信号，将所述第一时钟信号进行延迟之后，输出至第一采样单元；

所述第一采样单元通过参考时钟信号对所述延迟单元输出的所述第一时钟信号进行采样，生成第一相位信号，并将所述第一相位信号发送给第一锁相模块，以使所述第一锁相模块根据所述第一相位信号调整所述第一时钟信号的频率，并将调频后的第一时钟信号输出至所述延迟单元；

所述延迟单元接收所述第一锁相模块输出的所述调频后的第一时钟信号，将所述调频后的第一时钟信号进行延迟后，输出至第二采样单元；

所述第二采样单元通过第二时钟信号对所述延迟单元输出的所述调频后的第一时钟信号进行采样，生成第二相位信号，并将所述第二相位信号通过第二锁相模块发送给所述第一锁相模块，以使所述第一锁相模块根据所述第二相位信号调整所述第一时钟信号的相位。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述参考时钟信号与所述第二时钟信号的频率相同。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第二采样单元接收的所述第二时钟信号为经过同步器改变时序后的第二时钟信号。

11.根据权利要求8或9任一项所述的方法，其特征在于，所述第一锁相模块根据所述第一相位信号调整所述第一时钟信号的频率包括：

所述第一锁相模块的第一鉴相器根据所述第一相位信号以及所述第二时钟信号计算所述第一时钟信号与所述第二时钟信号的频率误差；

所述第一锁相模块的第一滤波器根据所述频率误差控制所述第一锁相模块的数控振荡器调整第一时钟信号；

所述数控振荡器根据所述频率误差将所述第一时钟信号的频率调整至与第二时钟信号的频率相同；

所述第一锁相模块的分频器对所述调频后的第一时钟信号进行分频。

12.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第一锁相模块根据所述第二相位信号调整所述第一时钟信号的相位包括：

所述第二锁相模块的第二鉴相器根据所述第二相位信号以及所述第二时钟信号计算所述调频后的第一时钟信号与所述第二时钟信号的相位误差；

所述第一锁相模块的第二滤波器根据所述相位误差控制所述数控振荡器，以使所述数控振荡器根据所述相位误差将所述调频后的第一时钟信号的相位调整至与所述第二时钟信号的相位相同。