CN105406861B - 一种宽带压控振荡器预置电压拟合方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种宽带压控振荡器预置电压拟合方法，包括如下步骤：步骤1，取得各频点对应的压控数据；步骤2，对压控数据进行分析，找出不同非线性区域；步骤3，分别对各区域计算出拟合公式。本发明提出的分段拟合方法和拟合公式，可以做到非常准确的拟合；操作非常简单：只需采集数据后进行差值运算再分析差值特性就能划分好区域确定好拟合公式各参数及项数；非常简单灵活：两个不同线性关系的区域可以用一个校准点校准，也可以多个校准点来取得更高的准确度。

Description

一种宽带压控振荡器预置电压拟合方法

技术领域

本发明涉及测试技术领域，特别涉及一种宽带压控振荡器预置电压拟合方法。

背景技术

在具有宽频带输出的信号发生器或本振电路中，一般有一个或多个宽带压控振荡器，为了缩短锁相时间和控制带宽以得到较低的相位噪声，需要先将压控振荡器的频率预置到目标频率附近，再通过锁相环将频率锁定到目标频率。

压控振荡器的频率预置方式一般是通过DA转换芯片输出电压到压控振荡器的压控端，软件送到DA转换芯片的数据与DA输出的电压是线性关系，所以对压控振荡器压控电压的准确预置需要对各频率点对应的DA数据准确拟合。

目前常用的拟合算法为线性拟合，使用线性拟合公式。由于压控振荡器随着压控电压由小到大，输出频率由低到高，所以使用该方法拟合可以满足一定的需要，但是由于压控振荡器的灵敏度并不是不变的，随着频率变化灵敏度也在变化，高频与低频差别更大，压控电压与输出频率的关系线是一个曲线而不是直线，所以用线性拟合公式做不到准确预置。

线性拟合算法不能做到准确的预置，预置后压控振荡器的频率离目标频率相差较多，这样主要有以下缺点：

一个缺点是锁相环需要拉动的频率太宽，影响锁相速度，导致信号发生器的频率切换时间太长。

另一个缺点是锁相环可拉动的频率范围太宽，不能灵活控制带宽以得到较低相位噪声。

另外对于本振步进较小的混频锁相环，容易错锁到相邻频点。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的缺陷，本发明提出一种宽带压控振荡器预置电压拟合方法，能够实现压控振荡器频率的准确预置。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种宽带压控振荡器预置电压拟合方法，包括如下步骤：

步骤1，取得各频点对应的压控数据；

步骤2，对压控数据进行分析，找出不同非线性区域；

步骤3，分别对各区域计算出拟合公式。

可选地，步骤1中，取得各频点对应的压控数据的步骤具体为：

将环路置于开环状态，采用调整DA数据将压控振荡器输出频率到目标频率的方式，取得各频率点的预置数据。

可选地，步骤1中，取得各频点对应的压控数据的步骤具体为：

通过压控振荡器器件资料提供的电压-频率曲线来计算出各频率点的预置数据。

可选地，步骤2具体为：按照频率由小到大的顺序排列各预置数据，对相邻数据求差，该差数据为一次差数据，再对一次差数据的相邻数据求差得到二次差数据，如此进行多次求差得到多次差数据，分析差数据会发现有的区域较早出现0或0附近波动的数据，有的区域则较晚，依此作为依据来找出不同的非线性区域。

可选地，步骤3中，分别对各区域计算出拟合公式的步骤具体为：

选择一非线性区域，第一点的预置数据记为C0，第一点对应的一次差值数据记为C1，二次差值首数据记为C2，依此类推，m次差值首数据记为Cm，m+1次差值全部为0或在平均值约等于0，该区域内第n+1个频率点的预置数据计算公式为：

重复上述步骤得到其它非线性区域的拟合公式。

可选地，C₀选为区域的最后一个点，相邻区域共用一个C₀。

上述宽带压控振荡器预置电压拟合方法，还包括校准步骤：

对于一个区域，一个校准频点更新C0，该校准频点选择为C0对应频点，使压控振荡器开环输出准确目标频率的DA数据就是C0的校准值，校准后C0用校准值取代原值；

二个校准频点再更新一个参数C1，第二个校准频点选择第n+1个频点，将校准的数据代入公式中算出C1的校准值，来取代C1原值；

三个校准频点更新第三个参数，选择区域中间的频点作为第三个校准频点；

依此类推，m+1个校准频点更新所有参数。

可选地，压控振荡器的压控曲线分为两个区域，一个区域是二次曲线，一个区域是三次曲线，选择三个频点作为校准点，选择两个区域的分界点作为共用的第一频点，该校准点可以更新两个区域的C0；另外两个频点分别更新两个区域的C1。

可选地，只校准C0，预置频率偏差较大时再校准另外两个校准点。

本发明的有益效果是：

(1)分段拟合方法和拟合公式，可以做到非常准确的拟合：因为本发明的公式的各项的组成为常量、一次、二次等一直到多次，理论上能拟合所有次数的曲线，对于不同次数的非线性段本发明提出了分区域拟合，方便了参数的确定和校准；

(2)操作非常简单：只需采集数据后进行差值运算再分析差值特性就能划分好区域确定好拟合公式各参数及项数；

(3)非常简单灵活：两个不同线性关系的区域可以用一个校准点校准，也可以多个校准点来取得更高的准确度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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为本发明一种宽带压控振荡器预置电压拟合方法的流程图。

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，所描述的实施例仅仅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。

在基于宽带VCO的锁相环电路中，为了缩短锁相时间和得到较低的相噪噪声，需要先将VCO频率预置到目标频率附近，再通过锁相环将VCO频率锁定到目标频率。由于受VCO灵敏度的非线性和器件个体差异性影响，传统的线性拟合算法很难做得VCO频率的准确预置。

本发明提出了一种对不同线性或非线性区分别进行拟合的方法，首先找出线性、二次非线性及多次非线性区，再对各不同非线性区拟合，最后最少只需一个校准点即可实现校准。本发明提出的拟合方法和校准方案简单易操作，且具有很高的准确度，可用于各种宽频带信号发生器器的压控振荡器压控电压校准、预置。

如图1所示，本发明的宽带压控振荡器预置电压拟合方法，包括以下步骤：

首先，取得各频点对应的压控数据。

将环路置于开环状态，采用调整DA数据将压控振荡器输出频率到目标频率的方式，取得各频率点的预置DA数据，也可以通过压控振荡器器件资料提供的电压-频率曲线来计算出各频率点的预置数据。

其次，对压控数据进行分析，找出不同非线性区域。

按照频率由小到大的顺序排列各预置数据，对相邻数据求差，该差数据为一次差数据，再对一次差数据的相邻数据求差得到二次差数据，如此方法进行多次求差得到多次差数据。分析差数据会发现有的区域较早出现0或0附近波动的数据，有的区域则较晚，依此作为依据来找出不同的非线性区域。

再次，分别对各非线性区域计算出拟合公式。选择一非线性区域，即在同一次差数据中出现0或接近0数据的区域。第一点的预置数据记为C₀，第一点对应的一次差值数据记为C₁，二次差值首数据记为C₂，依此类推，m次差值首数据记为G_m，m+1次差值全部为0或在平均值约等于0，与0的差值对预置数据的影响可以忽略不计。该区域内第n+1个频率点的预置数据计算公式为：

该区域内二次差值都为0，也就是一次差值都相同，那么该区域压控曲线是线性的，斜率就是C₁，由于n＝1，公式只取前两项，后面二次以上的项就不需要了。如果三次差值都为0，即二次差值都相同，n＝2，公式取前三项，由于有n的二次项，压控曲线为二次非线性曲线，同理当n＝3时为三次非线性曲线。一般用三次拟合公式就能把大部分压控振荡器的压控电压拟合地非常准确。

采用相同的方法得到其它非线性区域的拟合公式。C₀也可以选为区域的最后一个点，这样有利用相邻区域共用一个C₀。

校准的过程就是更新C0…Cm的过程，对于一个区域，一个校准频点可以更新C0，该频点选择为C0对应的频点，即第一个或最后一个，使压控振荡器开环输出准确目标频率的DA数据就是C0的校准值，校准后C0用校准值取代原值；二个校准点可以再更新一个参数，一般选C1，第二个校准频点一个选择第n+1个频点，将校准的数据代入公式中算出C1的校准值，来取代C1原值；三个校准点可以更新第三个参数，如C2，一般选择区域中间的频点作为第三个校准点；依此类推，m+1个校准点可以更新所有参数。

对于多数压控振荡器的压控曲线分为两段，即两个区域，一个区域是二次曲线，一个区域是三次曲线，为了兼顾预置准确性和校准方便，可以选择三个频点作为校准点，一个选择两个区域的分界点作为共用的第一频点，该校准点可以更新两个区域的C0。另外两个点分别更新两个区域的C1。这样在大多数情况下只需校准C0，预置频率偏差较大时再校准另外两个校准点。

本发明的优点如下：

首先，本发明提出的分段拟合方法和拟合公式，可以做到非常准确的拟合：因为本发明的公式的各项的组成为常量、一次、二次等一直到多次，理论上能拟合所有次数的曲线，对于不同次数的非线性段本发明提出了分区域拟合，方便了参数的确定和校准。

其次，本发明提出的拟合算法操作非常简单：只需采集数据后进行差值运算再分析差值特性就能划分好区域确定好拟合公式各参数及项数。

再次，本发明提出的校准方法非常简单灵活：两个不同线性关系的区域可以用一个校准点校准，也可以多个校准点来取得更高的准确度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种宽带压控振荡器预置电压拟合方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤(1)，取得各频点对应的压控数据；

步骤(2)，对压控数据进行分析，找出不同非线性区域，按照频率由小到大的顺序排列各预置数据，对相邻数据求差，该差数据为一次差数据，再对一次差数据的相邻数据求差得到二次差数据，如此进行多次求差得到多次差数据，分析差数据会发现有的区域较早出现0或0附近波动的数据，有的区域则较晚，依此作为依据来找出不同的非线性区域；

步骤(3)，分别对各区域计算出拟合公式，选择一非线性区域，第一点的预置数据记为C₀，第一点对应的一次差值数据记为C₁，二次差值首数据记为C₂，依此类推，m次差值首数据记为C_m，m+1次差值全部为0或平均值约等于0，该区域内第n+1个频率点的预置数据计算公式为：

重复上述步骤得到其它非线性区域的拟合公式。

2.如权利要求1所述的宽带压控振荡器预置电压拟合方法，其特征在于，步骤(1)中，取得各频点对应的压控数据的步骤具体为：

将环路置于开环状态，采用调整DA数据将压控振荡器输出频率到目标频率的方式，取得各频率点的预置数据。

3.如权利要求1所述的宽带压控振荡器预置电压拟合方法，其特征在于，步骤(1)中，取得各频点对应的压控数据的步骤具体为：

通过压控振荡器器件资料提供的电压-频率曲线来计算出各频率点的预置数据。

4.如权利要求1所述的宽带压控振荡器预置电压拟合方法，其特征在于，C₀选为区域的最后一个点，相邻区域共用一个C₀。

5.如权利要求1至4任一项所述的宽带压控振荡器预置电压拟合方法，其特征在于，还包括校准步骤：

对于一个区域，一个校准频点更新C₀，该校准频点选择为C₀对应频点，使压控振荡器开环输出准确目标频率的DA数据就是C₀的校准值，校准后C₀用校准值取代原值；

二个校准频点再更新一个参数C₁，第二个校准频点选择第n+1个频点，将校准的数据代入公式中算出C₁的校准值，来取代C₁原值；

三个校准频点更新第三个参数，选择区域中间的频点作为第三个校准频点；

依此类推，m+1个校准频点更新所有参数。

6.如权利要求5所述的宽带压控振荡器预置电压拟合方法，其特征在于，

压控振荡器的压控曲线分为两个区域，一个区域是二次曲线，一个区域是三次曲线，选择三个频点作为校准点，选择两个区域的分界点作为共用的第一频点，该校准点可以更新两个区域的C₀；另外两个频点分别更新两个区域的C₁。

7.如权利要求6所述的宽带压控振荡器预置电压拟合方法，其特征在于，只校准C₀，预置频率偏差较大时再校准另外两个校准点。