CN217824930U - 一种宽带锁相环电路及锁相环模块 - Google Patents
一种宽带锁相环电路及锁相环模块 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型提供一种宽带锁相环电路及锁相环模块，包括鉴相器、压控振荡器、环路滤波器、功分器、参考信号单元、衰减器、放大器、低通滤波器、四分频器，本实用新型用较少的外围电路实现了带宽较宽的频率输出，电路实现及控制更简单，锁相环反馈环路中添加了衰减器、放大器及低通滤波器，在保证了有效的频率功率输出的前提下，减少了鉴相频率的反向干扰，同时保证了良好的杂散抑制及相位噪声性能，使得整体锁相环电路的稳定性得到保证，同时有更优的性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及通讯技术领域，具体为一种宽带锁相环电路及锁相环模块。
背景技术
随着无线电通信技术的迅速发展，对振荡信号源的需求不断提高，不但要求它的频率稳定性和准确度高，并且要求信号源的杂散相噪等指标高，而且要求带宽越来越宽，且能方便的更改频率，锁相环是通讯设备中非常重要的一环，通常用在通信的接收机中，其作用是对接收到的信号进行处理，并从其中提取某个时钟的相位信息，
传统的锁相环电路通常鉴相器、环路滤波器和压控振荡器构成，由于鉴相器及压控振荡器等芯片的约束，只能实现较窄带宽的信号输出，若需要实现较宽带宽的信号输出，如公开号为CN101615905B提供的一种具有功耗缩放预分频器和多模带宽环路滤波器的锁相环，用多模带宽环路滤波器，克服了固定带宽模式的缺陷，需要配置较多的外围电路来实现，导致其杂散及相位噪声等指标较差，
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种宽带锁相环电路及锁相环模块，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种宽带锁相环电路，包括鉴相器和压控振荡器，其中：
鉴相器具有基准时钟输入端、反馈时钟输入端、控制输出端和外部通讯端，压控振荡器具有调谐电压端、射频信号输出端和频段控制端；
鉴相器的基准时钟输入端和参考信号单元电性连接，用于获取外部时钟参考信号；
压控振荡器的射频信号输出端和功分器的输入端电性连接，用于将输出的频率信号分成输出、反馈两个频率信号，并通过功分器的两个射频信号输出端进行输出；
功分器的反馈信号输出端经过衰减器、放大器和低通滤波器后和鉴相器的反馈时钟输入端电性连接，用于将反馈频率信号输送至鉴相器；
鉴相器的控制输出端经过环路滤波器后和压控振荡器的调谐电压端电性连接，用于根据反馈频率信号和外部时钟参考信号发出相应的控制电压信号经过环路滤波器滤波后对压控振荡器的输出频率进行控制；
所述鉴相器内部具有通过外部通讯端控制的多级分频器，用于对基准时钟输入端获取的时钟参考信号和反馈时钟输入端获取的反馈频率信号进行分频；
所述压控振荡器内部具有通过频段控制端控制的多频段振荡器，用于让压控振荡器工作在不同的频段。
优选的，所述鉴相器内部的多级分频器有两组，一组对反馈时钟输入端获取的反馈频率信号进行分频，一组对基准时钟输入端获取的时钟参考信号进行分频。
优选的，所述鉴相器基于型号为HMC704的芯片构成。
优选的，所述参考信号单元采用标称频率为100MHz恒温晶振。
优选的，所述环路滤波器采用有源环路滤波器，且有源环路滤波器的运算放大器采用LM6211。
优选的，所述衰减器设置有两组，分别和放大器的输入端和输出端电性连接，所述放大器采用宽带射频放大器。
优选的，所述压控振荡器基于型号为IVO1020-CQ4的芯片构成。
优选的，所述衰减器和低通滤波器之间的回路上还串联有四分频器。
本实用新型另外还提供一种锁相环模块，其中，所述锁相环模块包括锁相环和供电单元，所述锁相环采用上述的宽带锁相环电路，所述供电单元和锁相环集成在一块PCB板上，所述供电单元对锁相环进行供电，且采用LDO电源芯片。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型用较少的外围电路实现了带宽较宽的频率输出，电路实现及控制更简单，锁相环反馈环路中添加了衰减器、放大器及低通滤波器，在保证了有效的频率功率输出的前提下，减少了鉴相频率的反向干扰，同时保证了良好的杂散抑制及相位噪声性能，使得整体锁相环电路的稳定性得到保证，同时有更优的性能。
附图说明
图1为本实用新型系统结构示意图；
图2为本实用中环路滤波器电路示意图；
图3为本实用新型典型频点仿真频域特性示意图；
图4为本实用新型典型频点仿真频域特性示意图；
图5为本实用新型典型频点仿真频域特性示意图；
图6为本实用新型典型频点仿真频域特性示意图；
图7为本实用新型典型频点仿真频域特性示意图；
图8为本实用新型锁相环模块系统结构示意图。
图中：1鉴相器、2压控振荡器、3环路滤波器、4功分器、5参考信号单元、6衰减器、7放大器、8低通滤波器、9四分频器。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
实施例：
请参阅图1至图7，本实用新型提供一种技术方案：
一种宽带锁相环电路，包括鉴相器1和压控振荡器2，其中：
所述鉴相器1基于型号为HMC704的芯片构成，具有基准时钟输入端、反馈时钟输入端、控制输出端和外部通讯端，所述压控振荡器2基于型号为IVO1020-CQ4的芯片构成，具有调谐电压端、射频信号输出端和频段控制端，所实现的频率为12-20GHz,
所述鉴相器1的基准时钟输入端和参考信号单元5电性连接，所述参考信号单元5采用标称频率为100MHz恒温晶振，晶振产生的振荡信号输入到鉴相器1的内部，作为外部时钟参考信号，鉴相器1的控制输出端经过环路滤波器3后和压控振荡器2的调谐电压端电性连接，所述环路滤波器3采用有源环路滤波器，且环路滤波器3的电源端和控制输出端电性连接，所述有源环路滤波器所采用的运算放大器型号为LM6211，具体电路图如图3所示，运算放大器的同向输入端和鉴相器1控制的输出端电性连接，即同向输入端和鉴相器1的电荷泵的输出端连接，依靠鉴相器1的电荷泵进行输出，环路滤波器3的电源供电由外部提供，环路滤波器3本质上是低通滤波器，环路滤波器3有两个作用，由于压控振荡器2是由电压控制不是由电流控制，环路滤波器3会将电荷泵输出的电流转化为电压控制压控振荡器2的调谐端，环路滤波器3还可以滤除电荷泵存在的高频分量，使锁相环的稳定性大大提高。
压控振荡器2的射频信号输出端和功分器4的输入端电性连接，功分器4将输出的频率信号分成输出、反馈两个频率信号，并通过功分器4的两个射频信号输出端进行输出，功分器3的输出频率信号直接输出，反馈信号输出端经过衰减器6、放大器7和低通滤波器8后和鉴相器1的反馈时钟输入端电性连接，将反馈频率信号输送至鉴相器1内部，所述放大器7采用宽带射频放大器，所采用的型号为ILA-0620-2.0，且带宽覆盖本实施例的所需频段，所述衰减器6设置有两组，分别和放大器7的输入端和输出端电性连接，所述低通滤波器8为无源滤波器，由于在锁相环的反馈环路中添加了衰减器6、放大器7及低通滤波器8，在保证了有效的频率功率输出的前提下，减少了鉴相频率的反向干扰，同时保证了良好的杂散抑制及相位噪声性能，使得整体锁相环电路的稳定性得到保证，同时有更优的性能。
所述鉴相器1内部具有通过外部通讯端控制的多级分频器，用于对基准时钟输入端获取的时钟参考信号和反馈时钟输入端获取的反馈频率信号进行分频，所述鉴相器1内部的多级分频器有两组，一组对反馈时钟输入端获取的反馈频率信号进行分频，一组对基准时钟输入端获取的时钟参考信号进行分频，HMC704型号的鉴相器1内部设置有可编程参考的R分频器、N分频器和前置2分频器，R分频器对输入的参考信号进行分频，N分频器和前置2分频器对反馈频率信号进行分频，在鉴相器1的内部对于参考信号和反馈频率信号进行调整，HMC704型号的鉴相器1的射频输入范围是DC～8GHz，而本实施例的压控振荡器2的输出频率为12～20GHz，所以在压控振荡器2和鉴相器1的反馈回路上之间需要加上合适的分频器才能使锁相环正常工作，本实施例在所述衰减器6和低通滤波器8之间的回路上串联有四分频器9，保证锁相环正常工作，所述四分频器9所采用的型号为HMC447。
所述压控振荡器2内部具有通过频段控制端控制的多频段振荡器，用于让压控振荡器2工作在不同的频段，所述压感振荡器2具有两个工作频段，当频段控制端的电压为0V时，压控振荡器2工作在低频段，当频段控制端的电压为+5V时，压控振荡器2工作在高频段。
请参阅图8，本实用新型另外还提供一种锁相环模块，其中，所述锁相环模块包括锁相环和供电单元，所述锁相环采用上述的宽带锁相环电路，所述供电单元和锁相环集成在一块PCB板上，所述供电单元对锁相环进行供电，且采用LDO电源芯片，具体的供电电路示意图如图8所示。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种宽带锁相环电路，包括鉴相器和压控振荡器，其特征在于：
鉴相器具有基准时钟输入端、反馈时钟输入端、控制输出端和外部通讯端，压控振荡器具有调谐电压端、射频信号输出端和频段控制端；
鉴相器的基准时钟输入端和参考信号单元电性连接，用于获取外部时钟参考信号；
压控振荡器的射频信号输出端和功分器的输入端电性连接，用于将输出的频率信号分成输出、反馈两个频率信号，并通过功分器的两个射频信号输出端进行输出；
功分器的反馈信号输出端经过衰减器、放大器和低通滤波器后和鉴相器的反馈时钟输入端电性连接，用于将反馈频率信号输送至鉴相器；
鉴相器的控制输出端经过环路滤波器后和压控振荡器的调谐电压端电性连接，用于根据反馈频率信号和外部时钟参考信号发出相应的控制电压信号经过环路滤波器滤波后对压控振荡器的输出频率进行控制；
所述鉴相器内部具有通过外部通讯端控制的多级分频器，用于对基准时钟输入端获取的时钟参考信号和反馈时钟输入端获取的反馈频率信号进行分频；
所述压控振荡器内部具有通过频段控制端控制的多频段振荡器，用于让压控振荡器工作在不同的频段。
2.根据权利要求1所述的一种宽带锁相环电路，其特征在于：所述鉴相器内部的多级分频器有两组，一组对反馈时钟输入端获取的反馈频率信号进行分频，一组对基准时钟输入端获取的时钟参考信号进行分频。
3.根据权利要求1所述的一种宽带锁相环电路，其特征在于：所述鉴相器基于型号为HMC704的芯片构成。
4.根据权利要求1所述的一种宽带锁相环电路，其特征在于：所述参考信号单元采用标称频率为100MHz恒温晶振。
5.根据权利要求1所述的一种宽带锁相环电路，其特征在于：所述环路滤波器采用有源环路滤波器，且有源环路滤波器的运算放大器采用LM6211。
6.根据权利要求1所述的一种宽带锁相环电路，其特征在于：所述衰减器设置有两组，分别和放大器的输入端和输出端电性连接，所述放大器采用宽带射频放大器。
7.根据权利要求1所述的一种宽带锁相环电路，其特征在于：所述压控振荡器基于型号为IVO1020-CQ4的芯片构成。
8.根据权利要求7所述的一种宽带锁相环电路，其特征在于：所述衰减器和低通滤波器之间的回路上还串联有四分频器。
9.一种锁相环模块，其特征在于：所述锁相环模块包括锁相环和供电单元，所述锁相环采用权利要求1-8任一项所述的宽带锁相环电路，所述供电单元和锁相环集成在一块PCB板上，所述供电单元对锁相环进行供电，且采用LDO电源芯片。
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