快速锁定的频率产生电路制造技术

本发明专利技术公开了一种快速锁定的频率产生电路，该电路包括锁相环电路、压控振荡器、与所述锁相环电路相连的用于提供参考频率的参考频率源、用于配置锁相环频率并输出控制信号的主控芯片，还包括连接在所述锁相环电路与所述压控振荡器之间的宽带环路滤波电路、连接在所述锁相环电路与所述压控振荡器之间的窄带环路滤波电路、连接在所述宽带环路滤波电路与所述窄带环路滤波电路之间的用于跟随以保证所述宽带环路滤波电路与所述窄带环路滤波电路电压一致的控制电路。上电时，该频率产生电路通过控制电路保证宽带环路滤波电路与窄带环路滤波电路保持电压相同，以达到快速锁定锁相环的目的。

【技术实现步骤摘要】
快速锁定的频率产生电路
本专利技术涉及射频通信领域，尤其涉及一种快速锁定的频率产生电路。
技术介绍
频率产生单元在现代通信系统和信息处理系统中十分重要。它不仅作为射频通信系统发射接收机的本地振荡源和数字信号处理器的时钟源，而且它的性能指标直接决定系统的性能指标。目前，在无线和移动通信应用中，随着数据传输速度的提高，频率产生单元的锁定时间越来越成为设计的关键指标之一。锁定时间越短，则频率转换速度越快，数据传输速度也就越快。要得到高精度、低相位噪声的本振频率，必须采用锁相频率合成的方法，但锁相频率合成法是一个相位负反馈系统，有着固有的循环往复的反馈过程，锁定时间较长，而且，锁定时间和相位噪声对环路带宽的要求是相互矛盾的：要加快锁定速度，锁相环路的带宽越宽越好；要降低相位噪声和毛刺，则环路的带宽越窄越好。现代无线通信对这两方面性能要求都极为苛刻。图1为现有技术中锁相环锁定的波形图，以下结合附图1介绍频率锁定的过程。1)T1阶段-捕获阶段：由于频点的切换，频率从稳定到不稳定的急剧变化，输出频率与参考频率相位差非常大，锁相环处于失锁状态，需要大量的泵电流来捕获目标频率。2)T2阶段-跟踪阶段：输出频率与参考频率相位差较小，锁相环对输出频率进行跟踪，属于环路自身调节的阶段。3)T3阶段-稳定阶段：输出频率与参考频率相位差非常小，锁相环处于锁定的状态。例如，在专网通信中，当频率偏差小于±100Hz时，锁相环进入稳定状态。如图1所示，锁定过程的三个阶段中，主要是由T1和T2阶段决定目标频率的锁定时间。而T2的时间主要是由于环路自身的参数决定。T2时，相位差已经比较小了，靠锁相环自身的调节可以很快进入T3。然而，T1捕获阶段所消耗的时间，对整体锁定时间有直接的影响。现有技术中提高锁定时间和降低相位噪声的方法有以下几种：(1)通过给时序控制启动锁相环电路中各频率源；减小过冲对锁定时间的影响；但其引入开关多，时序控制复杂，无法衡量减小一路滤波器最佳启动时序方案。(2)通过给环路滤波器预置压控电压以实现快速锁定，根据频点预置压控电压，可以有效缩小捕捉时间，加快锁定，但无法实现相位噪声的提高，而且硬件需求较多，会消耗较多的电流。(3)改变环路带宽，即在锁定过程中增大环路带宽，锁定后减小环路带宽以满足频率产生单元的相位噪后通过DAC给窄带环路滤波电路配置，该方法中软件读取需要时间，且无法实时进行配置，占用大量内存，同时，在配置过程中无法进行其他软件操作。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的缺陷，提供一种快速锁定的频率产生电路。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种快速锁定的频率产生电路，包括锁相环电路、压控振荡器、与所述锁相环电路相连的用于提供参考频率的参考频率源、用于配置锁相环频率并输出控制信号的主控芯片，其特征在于：还包括连接在所述锁相环电路与所述压控振荡器之间的宽带环路滤波电路、连接在所述锁相环电路与所述压控振荡器之间的窄带环路滤波电路、连接在所述宽带环路滤波电路与所述窄带环路滤波电路之间的用于实现电压跟随以保证所述宽带环路滤波电路与所述窄带环路滤波电路电压一致的控制电路；所述主控芯片分别与所述锁相环电路、所述宽带环路滤波电路、所述窄带环路滤波电路和所述控制电路相连；所述主控芯片输出控制信号以切换宽带环路滤波电路或窄带环路滤波电路与所述锁相环电路连接，并通过控制所述控制电路使所述宽带环路滤波电路与窄带环路滤波电路电压一致。在锁相环锁定过程中，若通过宽带环路滤波电路进行快速锁定，锁定过程中，窄带环路滤波电路的电压跟随宽带环路滤波电路的电压，等宽带环路滤波电路锁定后，窄带环路滤波电路的电压瞬时达到稳定，通过主控芯片输出控制信号，切换为窄带环路滤波电路连接在锁相环电路和压控振荡器之间，由于窄带环路滤波电路的电压为宽带环路滤波电路的电路，误差仅为运算放大器实现跟随作用的误差电压，误差电压极小，故可实现快速锁定。优选地，所述控制电路包括用于实现信号跟随运算放大器、连接在所述宽带环路滤波电路与所述运算放大器之间的第二开关、以及连接所述窄带环路滤波电路与所述运算放大器之间的第三开关；所述第二开关和所述第三开关与所述主控芯片相连、并根据所述主控芯片输出的控制信号控制开关的导通方向，以实现所述宽带环路滤波电路与所述窄带环路滤波电路双向跟随。优选地，所述根据所述主控芯片输出的控制信号控制开关的导通方向，以实现所述宽带环路滤波电路与所述窄带环路滤波电路双向跟随包括：在所述宽带环路滤波电路与所述锁相环电路连接时，控制第二开关和第三开关的导通方向，使得所述宽带环路滤波电路输出的电压信号通过第二开关、运算放大器及第三开关流向所述窄带环路滤波电路，以实现所述窄带环路滤波电路的电压跟随所述宽带环路滤波电路的电压；或者在所述窄带环路滤波电路与所述锁相环电路连接时，控制第二开关和第三开关的导通方向，使得所述窄带环路滤波电路输出的电压信号通过第三开关、运算放大器及第二开关流向所述宽带环路滤波电路，以实现所述宽带环路滤波电路的电压跟随所述窄带环路滤波电路的电压。优选地，所述第二开关和所述第三开关为单刀双掷开关、双刀双掷或至少两个单刀单掷开关的组合。优选地，所述控制电路包括与所述宽带环路滤波电路相连的用于实现信号跟随的运算放大器、连接在所述运算放大器与所述窄带环路滤波电路的第四开关；所述第四开关与所述主控芯片相连并根据所述主控芯片输出的控制信号控制开关的通断；在所述宽带环路滤波电路与所述锁相环电路连接时，所述第四开关导通，所述宽带环路滤波电路输出的电压信号流经所述运算放大器与所述第四开关流向所述窄带环路滤波电路，以实现所述窄带环路滤波电路的电压跟随所述宽带环路滤波电路的电压；而在所述窄带环路滤波电路与所述锁相环电路连接时，所述第四开关断开。优选地，所述第四开关为单刀双掷开关、双刀双掷开关、单刀单掷开关或单向导通开关。优选地，还包括连接在所述锁相环电路与所述压控振荡器之间的用于滤除压控振荡器谐波的反馈电路。优选地，还包括用于切换所述宽带环路滤波电路或所述窄带环路滤波电路与所述锁相环电路连接的第一开关、用于切换所述宽带环路滤波电路或所述窄带环路滤波电路与所述压控振荡器连接的第五开关；所述第一开关和所述第五开关与所述主控芯片相连并根据所述主控芯片输出的控制信号控制开关的通断。优选地，所述第一开关、所述第五开关为单刀双掷开关、双刀双掷或至少两个单刀单掷开关的组合。本专利技术与现有技术相比具有如下优点：实施本专利技术，通过在所述宽带环路滤波电路与所述窄带环路滤波电路设置用于实现电压跟随以保证所述宽带环路滤波电路与所述窄带环路滤波电路电压一致的控制电路，以保证上电时，宽带环路滤波电路与窄带环路滤波电路保持电压相同，以达到快速锁定锁相环的目的，同时可有效降低切换宽带环路滤波电路或窄带环路滤波电路过程中的相位噪声。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是现有技术中锁相环锁定的波形示意图。图2是本专利技术实施例1中快速锁定的频率产生电路的原理图。图3是本专利技术实施例1中快速锁定的频率产生电路的电路图。图4是本专利技术实施例2中快速锁定的频率产生电路的原理图。图5是本专利技术实施例2中快速锁定的频率产生电路的电路图。图中：11、锁相环电路；12、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快速锁定的频率产生电路，包括锁相环电路（11）、压控振荡器（12）、与所述锁相环电路（11）相连的用于提供参考频率的参考频率源（19）、用于配置锁相环频率并输出控制信号的主控芯片（20），其特征在于：还包括连接在所述锁相环电路（11）与所述压控振荡器（12）之间的宽带环路滤波电路（13）、连接在所述锁相环电路（11）与所述压控振荡器（12）之间的窄带环路滤波电路（14）、连接在所述宽带环路滤波电路（13）与所述窄带环路滤波电路（14）之间的用于实现电压跟随以保证所述宽带环路滤波电路（13）与所述窄带环路滤波电路（14）电压一致的控制电路（16）；所述主控芯片（20）分别与所述锁相环电路（11）、所述宽带环路滤波电路（13）、所述窄带环路滤波电路（14）和所述控制电路（16）相连；所述主控芯片（20）输出控制信号以切换宽带环路滤波电路（13）或窄带环路滤波电路（14）与所述锁相环电路（11）连接，并通过控制所述控制电路（16）使所述宽带环路滤波电路（13）与窄带环路滤波电路（14）电压一致。

【技术特征摘要】
1.一种快速锁定的频率产生电路，包括锁相环电路(11)、压控振荡器(12)、与所述锁相环电路(11)相连的用于提供参考频率的参考频率源(19)、用于配置锁相环频率并输出控制信号的主控芯片(20)，其特征在于：还包括连接在所述锁相环电路(11)与所述压控振荡器(12)之间的宽带环路滤波电路(13)、连接在所述锁相环电路(11)与所述压控振荡器(12)之间的窄带环路滤波电路(14)、连接在所述宽带环路滤波电路(13)与所述窄带环路滤波电路(14)之间的用于实现电压跟随以保证所述宽带环路滤波电路(13)与所述窄带环路滤波电路(14)电压一致的控制电路(16)；所述主控芯片(20)分别与所述锁相环电路(11)、所述宽带环路滤波电路(13)、所述窄带环路滤波电路(14)和所述控制电路(16)相连；所述主控芯片(20)输出控制信号以切换宽带环路滤波电路(13)或窄带环路滤波电路(14)与所述锁相环电路(11)连接，并通过控制所述控制电路(16)使所述宽带环路滤波电路(13)与窄带环路滤波电路(14)电压一致；在锁相环锁定过程中，若所述主控芯片(20)输出控制信号先将所述宽带环路滤波电路(13)连接在所述锁相环电路(11)与所述压控振荡器(12)之间，通过所述宽带环路滤波电路(13)进行快速锁定，锁定过程中，通过所述控制电路(16)控制所述窄带环路滤波电路(14)的电压跟随所述宽带环路滤波电路(13)的电压，待所述宽带环路滤波电路(13)锁定后，所述窄带环路滤波电路(14)的电压瞬时稳定；所述控制电路(16)包括用于实现信号跟随运算放大器(161)、连接在所述宽带环路滤波电路(13)与所述运算放大器(161)之间的第二开关(162)、以及连接在所述窄带环路滤波电路(14)与所述运算放大器(161)之间的第三开关(163)；所述第二开关(162)和所述第三开关(163)与所述主控芯片(20)相连、并根据所述主控芯片(20)输出的控制信号控制开关的导通方向，以实现所述宽带环路滤波电路(13)与所述窄带环路滤波电路(14)双向跟随。2.根据权利要求1所述的快速锁定的频率产生电路，其特征在于：所述根据所述主控芯片(20)输出的控制信号控制开关的导通方向，以实现所述宽带环路滤波电路(13)与所述窄带环路滤波电路(14)双向跟随包括：在所述宽带环路滤波电路(13)与所述锁相环电路(11)连接时，控制第二开关(162)和第三开关(163)的导通方向，使得所述宽带环路滤波电路(13)输出的电压信号通过第二开关(162)、运算放大器(161)及第三开关(163)流向所述窄带环路滤波电路(14)，以实现...

【专利技术属性】
技术研发人员：冷鹏，
申请(专利权)人：海能达通信股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44