CN204145457U - 一种宽带高低温防失锁锁相环电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种宽带高低温防失锁锁相环电路，包括鉴相器、两个4选1开关、多个环路滤波器、VCO、预分频和反馈分频器；多个环路滤波器并联在两个4选1开关之间，其中一个4选1开关连接至鉴相器的电荷泵输出，另一个4选1开关连接至VCO调谐端；预分频和反馈分频器连接在鉴相器和VCO之间。常温下通过FPGA控制多个环路滤波器之间的切换从而实现宽带锁相环，同时可以保证相位噪声的指标。高低温下，通过热敏电路上变化的电压进入A/D后转化为数字信号传输给FPGA，FPGA通过传输的温度信息查找对于的环路滤波器，实现环路的切换，保证高低温下锁相环不失锁，同时保证指标。

Description

一种宽带高低温防失锁锁相环电路

技术领域

本实用新型涉及通信技术领域，尤其涉及一种适用于宽带以及恶劣环境下的锁相环电路。

背景技术

锁相环技术是通信技术内一种非常普遍的技术，宽带锁相环是该技术领域内的一个研究重点，因为在宽带条件下，环路带宽很难适应大带宽的要求，往往会存在两端失锁(即低频率处或高频率处)的情况，而且即使能全部锁住，此时的环路带宽往往很宽，相位噪声往往不是最佳值。尤其是在高低温下，由于环路参数的以及VCO的偏移，环路指标会大大恶化，基本无法完全锁住。所以对于能满足宽带要求同时符合恶劣环境下的锁相环是该技术的难点。

锁相环由四部分组成，它们分别是鉴相器(PLL)、环路滤波器(LPF)、VCO(压控振荡器)、预分频和反馈分频器。图1为简单的单环锁相环，其中仅用到一个VCO与一组环路滤波器，在这种电路下，如果想达到宽带且能满足高低温下指标是很难实现的。

为了解决上述问题，近几年设计师们想出了一种用多环的方法，其电路框图如图2所示。将原来宽带锁相环分成了若干窄带锁相环。如原来8GHz-12GHz宽带，分成8-9，9-10，10-11，11-12。最后通过开关选择的方法输出。每个环路都包含鉴相器、环路滤波器、VCO、预分频和反馈分频器。该多路锁相环有效的解决了宽带下锁相环锁定的问题。同时由于将频率分成了若干段，环路参数就能相对选择一个合适的值保证相位噪声的指标。但是该设计也存在一定的局限性。如：1、需要增加大量的成本，原来一个环的成本增加到了N倍(图2的实施例中成本增加4倍)，成本大大提高；2、大大增加了空间体积，原来一个环路的体积增加到了N倍，大大占用了空间体积；3、为了保证高低温下不失锁及指标，需要进行高低温摸底测试，确保高低温下是否需要再增加环路的数量。

实用新型内容

针对上述问题，申请人经过研究改进，提供一种灵活可控的宽带高低温防失锁锁相环电路，本实用新型基于温度控制下，通过FPGA控制多个环路切换实现高低温下防失锁，保证指标，同时大大节约了空间与成本。

本实用新型的技术方案如下：

一种宽带高低温防失锁锁相环电路，包括鉴相器、两个4选1开关、多个环路滤波器、VCO、预分频和反馈分频器；所述多个环路滤波器并联在两个4选1开关之间，其中一个4选1开关连接至鉴相器的电荷泵输出，另一个4选1开关连接至VCO调谐端；所述预分频和反馈分频器连接在鉴相器和VCO之间。

本实用新型的有益技术效果是：

1)常温下通过FPGA控制多个环路滤波器之间的切换从而实现宽带锁相环，同时可以保证相位噪声的指标。

2)高低温下，通过热敏电路上变化的电压进入A/D后转化为数字信号传输给FPGA，FPGA通过传输的温度信息查找对于的环路滤波器，实现环路的切换，保证高低温下锁相环不失锁，同时保证指标。

3)成本低廉，电路简单。该电路与单环锁相环相比仅增加几个环路滤波器就可以实现宽带高低温下的性能，增加的额外成本相当低廉(仅需几个电阻与电容即可)，同时节省了空间体积。

附图说明

图1是锁相环电路框图。

图2是多环路锁相环电路框图。

图3是本实用新型的电路框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步说明。

如图3所示，本实用新型的电路结构如下：包括一个鉴相器PLL、两个4选1开关、4个环路滤波器LPF1～LPF4、一个压控振荡器VCO、一个预分频和反馈分频器(图3中统称分频器)。其中，4个环路滤波器LPF1～LPF4并联在两个4选1开关之间，环路滤波器输入端的4选1开关连接至鉴相器的电荷泵输出，环路滤波器输出端的4选1开关连接至VCO调谐端。预分频和反馈分频器连接在鉴相器PLL和压控振荡器VCO之间。

如图3所示，本实用新型采用的是宽带VCO，本实施例中是8-12GVCO。采用了多个环路滤波器，根据输出频率的需要将输出分成若干段，本实施例分为4段，分别是8-9G，9-10G，10-11G，11-12G(实施例中的频率带宽分配只是举例，具体要实际调试时分配)。通过4选1开关选通其中一路输出。这样可以有效的把一个宽带锁相环分解成了多个窄带锁相环而电路的复杂程度与成本基本没有提高。每个环路滤波器仅需几个电阻与电容即可。而相对成本较高的VCO、分频器与鉴相器则完全没有增加。

如图3所示，高低温下，热敏电阻将环境温度信号转化成模拟信号，模拟信号通过A/D转换器转换成数字信号，数字信号通过FPGA的控制输出C1～C4分别输入两个4选1开关，开关选择高低温下合适的环路带宽，从而保证高低温下环路锁定且保证相噪噪声。

值得注意的是，本实用新型需要进行常温、高低温的调试。调试时，先根据实际经验将频率分成若干段，对每段进行调试，调试完成后，在进行高低温的调试，根据高低温环路变化情况在看是否需要增加环路以保证指标。

以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种宽带高低温防失锁锁相环电路，其特征在于：包括鉴相器、两个4选1开关、多个环路滤波器、VCO、预分频和反馈分频器；所述多个环路滤波器并联在两个4选1开关之间，其中一个4选1开关连接至鉴相器的电荷泵输出，另一个4选1开关连接至VCO调谐端；所述预分频和反馈分频器连接在鉴相器和VCO之间。