CN204669344U - 一种锁相环频率预置电路 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种锁相环频率预置电路，它涉及通信电子领域中的锁相环电路。它包括第一鉴相器、第二鉴相器，二选一开关、环路滤波器、压控振荡器、分路器、分频器(可选)、变频电路和环路辅助低通滤波器。本实用新型仅使用1位并行控制位，既可以使能预置所需的鉴相器，又可以控制开关切换两个鉴相器，实现频率预置功能。本实用新型中预置使用的鉴相器采用电流型小数分频电荷泵鉴相器，具有很高的频率分辨力，预置精度高。通过试验验证，本实用新型具有控制简单、噪声低、体积小、成本低、原理简单清晰、工作温度范围广、精度高、使用器件少等优点，特别适用于对低噪声、小体积、低成本锁相环路的应用。

Description

一种锁相环频率预置电路
技术领域
本实用新型涉及通信电子领域中的锁相环电路，特别适用于频率合成器中的锁相环电路。
技术背景
目前通信电子领域中使用的超外差接收机的灵敏度和动态范围需求越来越高，要求接收机中的频率合成器的相位噪声越来越低，降低频率合成器的相位噪声具有重要意义。当前工程中使用的频率合成器主要采用锁相频率合成器，通常包括鉴相器、环路滤波器、压控振荡器和频率变换器，其原理是通过锁相环完成频率的加、减、乘、除运算。
对于低相位噪声锁相频率合成器的设计，锁相单环的形式相位噪声指标通常难以实现，一般需要使用锁相混频环。当频率合成器为宽带输出时，如果使用锁相混频环，就需要使用频率预置的方法，将压控振荡器的输出频率预置在需要的频率附近，以免造成错锁、失锁等问题。
频率预置电路可以使用多种方法实现，如D/A预置、扫频预置等。但是大多数预置方式的控制电路十分复杂，对相位噪声也有很大影响。某些预置电路在温度变化或老化后还存在可靠性的问题。
实用新型内容
为解决上述背景技术中的问题，本实用新型提供了一种可实现低相位噪声的锁相环频率预置电路。
本实用具体实现如下：
一种锁相环频率预置电路，其特征在于包括：第二鉴相器2、环路滤波器4、压控振荡器5和变频电路7，其特征在于：还包括第一鉴相器1、二选一开关3和分路器8；第一鉴相器1的参考输入端接收外部参考信号，其反馈输入端接收反馈信号，其鉴相输出端与二选一开关3的一个输入端口相连接；第二鉴相器2的参考输入端接收外部参考信号，其反馈输入端接收反馈信号，其鉴相输出端与二选一开关3的另一个输入端口相连接；二选一开关3的输出端口连接环路滤波器4的输入端；环路滤波器4的输出端连接压控振荡器5的输入端；压控振荡器5的输出端连接分路器8的输入端；分路器8的第一输出端连接变频电路7的输入端，其第二输出端连接第一鉴相器1的反馈输入端，其第三输出端输出信号至外部；变频电路7的变频输入端接收外部变频信号，其输出端连接第二鉴相器2的反馈输入端；第一鉴相器1的使能控制端和二选一开关3的控制端共同接收外部并行控制信号。
其中，还包括分频器6，分路器8的第二输出端连接分频器6的输入端；分频器6的输出端连接第一鉴相器1的反馈输入端。
其中，还包括第一环路辅助低通滤波器9和第二环路辅助低通滤波器10；第一鉴相器1的鉴相输出端连接第一环路辅助低通滤波器9的输入端；第二鉴相器2的鉴相输出端连接第二环路辅助低通滤波器10的输入端；第一环路辅助低通滤波器9的输出端；第二环路辅助低通滤波器10的输出端连接二选一开关3的另一个输入端。
其中，所述的第一环路辅助低通滤波器9由电阻R1和电容C1组成，和第二环路辅助低通滤波器10由电阻R2和电容C2组成；第一鉴相器1的鉴相输出端与电阻R1的一端和电容C1的一端相连接，电阻R1的另一端连接二选一开关3的一个输入端，电容C1的另一端接地；第二鉴相器2的鉴相输出端与电阻R2的一端和电容C2的一端相连接，电阻R2的另一端连接二选一开关3的另一个输入端，电容C2的另一端接地。
其中，所述的第一鉴相器1为带有使能控制引脚的电流型小数分频电荷泵鉴相器；第二鉴相器2为电流型电荷泵鉴相器；二选一开关3为电子开关；环路滤波器4为反向积分式有源环路滤波器；变频电路7采用混频电路，或采用混频电路和分频电路组合的形式。
本实用新型所述锁相环频率预置电路主要优点如下：
预置完成后第一鉴相器自动关断，不附加噪声；使用器件少，可节省设备的成本和体积；仅使用1路并行控制信号，同时控制开关和使能鉴相器1，简化了电路，避免了相互干扰；不受工作温度的影响；小数分频鉴相器的频率分辨力高，预置灵敏、准确；一致性好，通常不需调试；两个辅助低通滤波器分开放置，便于灵活调整两个环路的参数。
附图说明
图1是本实用新型所述的锁相环频率预置电路框图。
图2是本实用新型所述的锁相环频率预置电路的电原理框图。
具体实施方式
本实用新型采用双鉴相器切换的方式，结合适当的电流型电荷泵鉴相器，实现频率预置。下面结合附图，对本实用新型所述锁相环频率预置电路进行进一步的详细描述。
参照图1本实用新型的一种双锁相环频率预置电路包括：第一鉴相器1、第二鉴相器2、二选一开关3、环路滤波器4、压控振荡器5、分频器6(选装)、变频电路7、分路器8、第一辅助低通滤波器9(选装)和第二辅助低通滤波器10(选装)。
图1中，第一鉴相器1所在的环路为预置环，可以实现自动锁定；预置完成后的正常工作状态下使用第二鉴相器2所在的环路，该环路由于包含变频电路7，不能实现自动锁定功能，需要使用额外的电路将输出频率预置到所需频率附近。
进行频率预置时，开关切换控制信号对第一鉴相器1和二选一开关3进行控制，使第一鉴相器1使能并选通、第二鉴相器2断开，第一鉴相器1实现自动锁相功能，将压控振荡器5的输出频率预置到所需频率附近。由于第一鉴相器1使用的小数分频鉴相器通常具有很高的频率分辨力，预置具有很高的精度。第一鉴相器1所在的环路锁定后，控制信号再次对第一鉴相器1和二选一开关3进行控制，使第一鉴相器1关闭并断开、第二鉴相器2选通。由于二选一开关3切换时压控振荡器5的输出频率不发生明显变化，第二鉴相器2所在的环路可以迅速锁定。
频率预置完成后，第一鉴相器1被关闭并断开，不再产生噪声。而且由于二选一开关3基本不引入额外的噪声，该预置方式可以实现很高的相位噪声指标。
第一辅助低通滤波器9和第二辅助低通滤波器10的选值可以不同，便于灵活调整两个环路的参数。
图2是本实用新型所述的锁相环频率预置电路的电原理框图。其中，第一鉴相器N1的输入端REFin接收外部参考信号1，第二鉴相器N2的输入端REFin接收外部参考信号2；第一鉴相器N1的输出端CP连接电阻R1和电容C1的一端，电阻R1的另一端连接二选一开关SW-SPDT的一个输入端；电容C1的另一端接地；第二鉴相器N2的输出端CP连接电阻R2和电容C2的一端，电阻R2的另一端连接二选一开关SW-SPDT的另一个输入端；电容C2的另一端接地；二选一开关SW-SPDT的输出端连接环路滤波器4的输入端；控制信号同时连接二选一开关SW-SPDT的控制端和第一鉴相器N1的使能端EN；环路滤波器4的输出端连接压控振荡器VCO的调谐端VT；压控振荡器VCO的输出端OUT连接分路器SPL的输入端IN；分路器SPL的第一输出端OUT1连接变频电路7的一个输入端；变频电路7的另一个输入端接收外部变频信号，其输出端连接第二鉴相器N2的反馈输入端RFin；分路器SPL的第二输出端OUT2连接分频器DIV的输入端IN；分频器DIV的输出端OUT连接第一鉴相器N1的反馈输入端RFin；分路器SPL的第三输出端OUT3为系统输出。其中，分频器DIV为选装器件。

Claims (5)

1.一种锁相环频率预置电路，包括第二鉴相器(2)、环路滤波器(4)、压控振荡器(5)和变频电路(7)，其特征在于：还包括第一鉴相器(1)、二选一开关(3)和分路器(8)；第一鉴相器(1)的参考输入端接收外部参考信号，其反馈输入端接收反馈信号，其鉴相输出端与二选一开关(3)的一个输入端口相连接；第二鉴相器(2)的参考输入端接收外部参考信号，其反馈输入端接收反馈信号，其鉴相输出端与二选一开关(3)的另一个输入端口相连接；二选一开关(3)的输出端口连接环路滤波器(4)的输入端；环路滤波器(4)的输出端连接压控振荡器(5)的输入端；压控振荡器(5)的输出端连接分路器(8)的输入端；分路器(8)的第一输出端连接变频电路(7)的输入端，其第二输出端连接第一鉴相器(1)的反馈输入端，其第三输出端输出信号至外部；变频电路(7)的变频输入端接收外部变频信号，其输出端连接第二鉴相器(2)的反馈输入端；第一鉴相器(1)的使能控制端和二选一开关(3)的控制端共同接收外部并行控制信号。
2.根据权利要求1所述的一种锁相环频率预置电路，其特征在于：还包括分频器(6)，分路器(8)的第二输出端连接分频器(6)的输入端；分频器(6)的输出端连接第一鉴相器(1)的反馈输入端。
3.根据权利要求1或2所述的一种锁相环频率预置电路，其特征在于：还包括第一环路辅助低通滤波器(9)和第二环路辅助低通滤波器(10)；第一鉴相器(1)的鉴相输出端连接第一环路辅助低通滤波器(9)的输入端；第二鉴相器(2)的鉴相输出端连接第二环路辅助低通滤波器(10)的输入端；第一环路辅助低通滤波器(9)的输出端；第二环路辅助低通滤波器(10)的输出端连接二选一开关(3)的另一个输入端。
4.根据权利要求3所述的一种锁相环频率预置电路，其特征在于：所述的第一环路辅助低通滤波器(9)由电阻R1和电容C1组成，和第二环路辅助低通滤波器(10)由电阻R2和电容C2组成；第一鉴相器(1)的鉴相输出端与电阻R1的一端和电容C1的一端相连接，电阻R1的另一端连接二选一开关(3)的一个输入端，电容C1的另一端接地；第二鉴相器(2)的鉴相输出端与电阻R2的一端和电容C2的一端相连接，电阻R2的另一端连接二选一开关(3)的另一个输入端，电容C2的另一端接地。
5.根据权利要求1或2所述的一种锁相环频率预置电路，其特征在于：所述的第一鉴相器(1)为带有使能控制引脚的电流型小数分频电荷泵鉴相器；第二鉴相器(2)为电流型电荷泵鉴相器；二选一开关(3)为电子开关；环路滤波器(4)为反向积分式有源环路滤波器；变频电路(7)采用混频电路，或采用混频电路和分频电路组合的形式。
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