低相位噪聲的集成化小數(shù)微波頻率合成器的制造方法
【專利摘要】一種低相位噪聲的集成化小數(shù)微波頻率合成器，屬于通信【技術(shù)領(lǐng)域】。包括溫度補(bǔ)償晶振、集成有壓控振蕩器和小數(shù)分頻功能的集成化鎖相環(huán)、環(huán)路濾波器和微控制單元MCU，所述的溫度補(bǔ)償晶振的輸出端連接集成化鎖相環(huán)的輸入端，集成化鎖相環(huán)的控制端連接微控制單元MCU的輸出端，微控制單元MCU的輸入端連接環(huán)路濾波器的調(diào)諧電壓輸出端，集成化鎖相環(huán)的泵流輸出端與環(huán)路濾波器的反饋輸入端連接，環(huán)路濾波器的調(diào)諧電壓輸出端與集成化鎖相環(huán)的輸出端連接，并共同構(gòu)成所述的低相位噪聲的集成化小數(shù)微波頻率合成器的壓控調(diào)諧輸出端。優(yōu)點(diǎn)：所生成的頻率分辨率高，同時(shí)能快速地自動(dòng)糾正頻率漂移。解決了小數(shù)分頻鎖相環(huán)雜散水平較高的問題。
【專利說明】低相位噪聲的集成化小數(shù)微波頻率合成器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于通信【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種低相位噪聲的集成化小數(shù)微波頻率合成器。

【背景技術(shù)】
[0002]頻率合成技術(shù)(Synthesizer)是現(xiàn)代通訊系統(tǒng)的重要組成部分，它將一個(gè)具有高穩(wěn)定度和高準(zhǔn)確度的基準(zhǔn)頻率，經(jīng)過四則運(yùn)算，產(chǎn)生同樣穩(wěn)定度和基準(zhǔn)度的合成頻率。頻率合成器就是用高精度晶體振蕩器作為基準(zhǔn)，通過合成技術(shù)能產(chǎn)生一系列具有一定頻率間隔的高清度頻率源，分直接合成和鎖相環(huán)合成兩種。鎖相環(huán)合成法通過鎖相環(huán)完成頻率的力口、減、乘、除運(yùn)算，該方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于集成，且頻譜純度高，是當(dāng)前使用最為廣泛的頻率合成技術(shù)。鎖相環(huán)電路是一種以消除頻率誤差為目的的反饋控制電路，簡(jiǎn)稱鎖相環(huán)(PLL:Phase-Locked Loop)，它的被控制量是相位，被控對(duì)象是壓控振蕩器。一般情況下，鎖相環(huán)由三個(gè)基本單元構(gòu)成:鑒相器、環(huán)路濾波器和壓控振蕩器，為減少相互間的干擾影響、增加隔離效果，每個(gè)單元模塊一般都是采取獨(dú)立供電，這樣使得元件的數(shù)量會(huì)相應(yīng)增多，所占印刷電路板的體積變大，調(diào)試測(cè)試過程變得復(fù)雜。
[0003]限制鎖相環(huán)性能的主要因素有相位噪聲、雜散頻率和鎖定時(shí)間。相位噪聲是頻率合成器中的一個(gè)最重要的性能指標(biāo)。相位噪聲相當(dāng)于時(shí)域中的抖動(dòng)，相位噪聲是振蕩器或鎖相環(huán)在頻域中的表現(xiàn)，它是鎖相環(huán)中各器件所產(chǎn)生的噪聲的均方根和。基于電荷泵的鎖相環(huán)可以抑制環(huán)路濾波器帶寬內(nèi)的壓控振蕩器噪聲，在環(huán)路帶寬之外，壓控振蕩器噪聲占主導(dǎo)地位。鎖相環(huán)是一個(gè)反饋系統(tǒng)，其中的鑒相器(又稱相位比較器)驅(qū)動(dòng)反饋環(huán)路中的壓控振蕩器，使振蕩器頻率(或相位)精確跟蹤所施加的參考頻率，這中間通常需要用到濾波電路，對(duì)正/負(fù)誤差信號(hào)作積分運(yùn)算并使之平坦，同時(shí)提高環(huán)路穩(wěn)定性。反饋路徑中通?？砂诸l器，分頻器使輸出頻率(在壓控振蕩器的范圍內(nèi))為參考頻率的倍數(shù)，這個(gè)分頻器的頻率倍數(shù)N可以是整數(shù)，也可以是小數(shù)，相應(yīng)的鎖相環(huán)被稱為“整數(shù)N分頻鎖相環(huán)”和“小數(shù)N分頻鎖相環(huán)”。小數(shù)N分頻鎖相環(huán)使鎖相環(huán)輸出的分辨率可以降至鑒相器頻率的一小部分，如果鎖相環(huán)中的鑒相器的輸入頻率為I MHz，則可以產(chǎn)生分辨率為數(shù)百赫茲的輸出頻率，同時(shí)還可以維持較高的鑒相器頻率，因此，小數(shù)N分頻鎖相環(huán)的N值顯著小于整數(shù)N分頻鎖相環(huán)的N值；而且，由于電荷泵處的噪聲以20*logN的比率累加到輸出上，因此小數(shù)N分頻鎖相環(huán)的相位噪聲可以得到顯著改善。小數(shù)分頻的另一個(gè)顯著優(yōu)勢(shì)是可以改善鎖定時(shí)間。但是，小數(shù)N分頻鎖相環(huán)也有其顯著缺點(diǎn)，就是其雜散水平較高。
[0004]鑒于上述已有技術(shù)，有必要加以改進(jìn)，為此，本 申請(qǐng)人:作了有益的設(shè)計(jì)，下面將要介紹的技術(shù)方案便是在這種背景下產(chǎn)生的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的在于提供一種低相位噪聲的集成化小數(shù)微波頻率合成器，既充分利用小數(shù)分頻鎖相環(huán)的優(yōu)點(diǎn)，又解決了小數(shù)分頻鎖相環(huán)雜散水平較高的問題。
[0006]本實(shí)用新型的目的是這樣來達(dá)到的，一種低相位噪聲的集成化小數(shù)微波頻率合成器，其特征在于:包括溫度補(bǔ)償晶振、集成有壓控振蕩器和小數(shù)分頻功能的集成化鎖相環(huán)、環(huán)路濾波器和微控制單元MCU，所述的溫度補(bǔ)償晶振的輸出端連接集成化鎖相環(huán)的輸入端，所述的集成化鎖相環(huán)的控制端連接微控制單元MCU的輸出端，所述的微控制單元MCU的輸入端連接環(huán)路濾波器的調(diào)諧電壓輸出端，集成化鎖相環(huán)的泵流輸出端與環(huán)路濾波器的反饋輸入端連接，所述的環(huán)路濾波器的調(diào)諧電壓輸出端與集成化鎖相環(huán)的輸出端連接，并共同構(gòu)成所述的低相位噪聲的集成化小數(shù)微波頻率合成器的壓控調(diào)諧輸出端。
[0007]在本實(shí)用新型的一個(gè)具體的實(shí)施例中，所述的環(huán)路濾波器包括電阻Rl?R3和電容Cl?C6，電阻R3的一端與電容C6的一端連接，電阻R3的另一端與電容Cl的一端以及電阻Rl的一端連接，并作為環(huán)路濾波器的反饋輸入端，連接集成化鎖相環(huán)的泵流輸出端，電阻Rl的另一端與電容C2的一端、電容C3的一端以及電阻R2的一端連接，電阻R2的另一端與電容C4的一端以及電容C5的一端連接,并作為環(huán)路濾波器的調(diào)諧電壓輸出端，與微控制單元MCU的輸入端以及集成化鎖相環(huán)的輸出端連接，電容C6的另一端、電容Cl的另一端、電容C2的另一端、電容C3的另一端、電容C4的另一端以及電容C5的另一端共同接地。
[0008]本實(shí)用新型由于采用了上述結(jié)構(gòu)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有的有益效果是:利用微控制單元MCU對(duì)內(nèi)部集成有壓控振蕩器和小數(shù)分頻功能的集成化鎖相環(huán)進(jìn)行頻率微調(diào)，在進(jìn)行頻率微調(diào)控制時(shí)，無需進(jìn)行壓控振蕩器的自動(dòng)校準(zhǔn)，能夠立即寫存儲(chǔ)器的整數(shù)和小數(shù)部分，從而達(dá)到快速微調(diào)頻率的目的；采用的集成化鎖相環(huán)具備小數(shù)分頻功能，可以使頻率合成器生成分辨率達(dá)5Hz的射頻頻率；為了消除由溫度補(bǔ)償晶振本身的偏差所引起的鎖相環(huán)輸出頻率的誤差，對(duì)輸出頻率進(jìn)行了實(shí)時(shí)跟蹤微調(diào)，本實(shí)用新型電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所生成的頻率分辨率高，同時(shí)能快速地自動(dòng)糾正頻率漂移。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為本實(shí)用新型的原理框圖。
[0010]圖2為本實(shí)用新型所述的環(huán)路濾波器的一實(shí)施例電原理圖。

【具體實(shí)施方式】
[0011] 申請(qǐng)人:將在下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】詳細(xì)描述，但 申請(qǐng)人:對(duì)實(shí)施例的描述不是對(duì)技術(shù)方案的限制，任何依據(jù)本實(shí)用新型構(gòu)思作形式而非實(shí)質(zhì)的變化都應(yīng)當(dāng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0012]請(qǐng)參閱圖1，一種低相位噪聲的集成化小數(shù)微波頻率合成器，包括溫度補(bǔ)償晶振、集成有壓控振蕩器和小數(shù)分頻功能的集成化鎖相環(huán)、環(huán)路濾波器和微控制單元MCU。所述的溫度補(bǔ)償晶振的輸出端連接集成化鎖相環(huán)的輸入端，所述的集成化鎖相環(huán)的控制端連接微控制單元MCU的輸出端，所述的微控制單元MCU的輸入端連接環(huán)路濾波器的調(diào)諧電壓輸出端，集成化鎖相環(huán)的泵流輸出端與環(huán)路濾波器的反饋輸入端連接，所述的環(huán)路濾波器的調(diào)諧電壓輸出端與集成化鎖相環(huán)的輸出端連接，并共同構(gòu)成所述的低相位噪聲的集成化小數(shù)微波頻率合成器的壓控調(diào)諧輸出端。在本實(shí)施例中，所述的溫度補(bǔ)償晶振、集成化鎖相環(huán)以及微控制單元MCU均可采用本【技術(shù)領(lǐng)域】常規(guī)使用的器件。
[0013]請(qǐng)參閱圖2，所述的環(huán)路濾波器包括電阻Rl?R3和電容Cl?C6。電阻R3的一端與電容C6的一端連接，電阻R3的另一端與電容Cl的一端以及電阻Rl的一端連接，并作為環(huán)路濾波器的反饋輸入端，連接集成化鎖相環(huán)的泵流輸出端。電阻Rl的另一端與電容C2的一端、電容C3的一端以及電阻R2的一端連接，電阻R2的另一端與電容C4的一端和電容C5的一端連接，并作為環(huán)路濾波器的調(diào)諧電壓輸出端，與微控制單元MCU的輸入端以及集成化鎖相環(huán)的輸出端連接。電容C6的另一端、電容Cl的另一端、電容C2的另一端、電容C3的另一端、電容C4的另一端以及電容C5的另一端共同接地。所述的環(huán)路濾波器為四階無源濾波電路，通過環(huán)路帶寬和相位裕度可以計(jì)算出電容C1、C6和電阻R3的值。為了抑制環(huán)路帶寬外的雜散水平，電阻Rl和電容C3在原來二階濾波基礎(chǔ)上增加一個(gè)三階極點(diǎn)，電阻R2和電容C5增加了一個(gè)四階極點(diǎn)。
[0014]請(qǐng)?jiān)賲㈤唸D1并結(jié)合圖2，對(duì)本設(shè)計(jì)方案的工作原理進(jìn)行說明。所述的溫度補(bǔ)償晶振產(chǎn)生的參考信號(hào)直接輸送給集成化鎖相環(huán)，集成化鎖相環(huán)的輸出信號(hào)經(jīng)環(huán)路濾波器濾波后產(chǎn)生的電壓反饋回集成化鎖相環(huán)。所述的微控制單元MCU根據(jù)相對(duì)應(yīng)的輸出頻率偏差信息，只對(duì)集成化鎖相環(huán)中的用于實(shí)現(xiàn)小數(shù)分頻功能的整數(shù)和小數(shù)部分進(jìn)行改寫，由于不需要進(jìn)行全部的初始化過程，因此所需要的頻率能夠被快速鎖定。具體地，在進(jìn)行頻率微調(diào)時(shí)，用微控制單元MCU對(duì)集成化鎖相環(huán)的存取器進(jìn)行配置字的寫入。在對(duì)頻率控制字的寫入過程中，可跳過常規(guī)的對(duì)集成化鎖相環(huán)中壓控振蕩器寫入校準(zhǔn)字的步驟，直接向集成化鎖相環(huán)寫入用于實(shí)現(xiàn)小數(shù)分頻功能的整數(shù)和小數(shù)的更改部分，這樣就大大節(jié)省了寫入和環(huán)路入鎖時(shí)間，能夠快速鎖定輸出所需要的頻率。本設(shè)計(jì)方案采用的集成化鎖相環(huán)具備小數(shù)分頻功能，可以使頻率合成器生成分辨率達(dá)5Hz的射頻頻率；為了消除由溫度補(bǔ)償晶振本身的偏差所引起的鎖相環(huán)輸出頻率的誤差，對(duì)輸出頻率進(jìn)行了實(shí)時(shí)跟蹤微調(diào)。
【權(quán)利要求】
1.一種低相位噪聲的集成化小數(shù)微波頻率合成器，其特征在于:包括溫度補(bǔ)償晶振、集成有壓控振蕩器和小數(shù)分頻功能的集成化鎖相環(huán)、環(huán)路濾波器和微控制單元MCU，所述的溫度補(bǔ)償晶振的輸出端連接集成化鎖相環(huán)的輸入端，所述的集成化鎖相環(huán)的控制端連接微控制單元MCU的輸出端，所述的微控制單元MCU的輸入端連接環(huán)路濾波器的調(diào)諧電壓輸出端，集成化鎖相環(huán)的泵流輸出端與環(huán)路濾波器的反饋輸入端連接，所述的環(huán)路濾波器的調(diào)諧電壓輸出端與集成化鎖相環(huán)的輸出端連接，并共同構(gòu)成所述的低相位噪聲的集成化小數(shù)微波頻率合成器的壓控調(diào)諧輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低相位噪聲的集成化小數(shù)微波頻率合成器，其特征在于所述的環(huán)路濾波器包括電阻Rl?R3和電容Cl?C6，電阻R3的一端與電容C6的一端連接，電阻R3的另一端與電容Cl的一端以及電阻Rl的一端連接，并作為環(huán)路濾波器的反饋輸入端，連接集成化鎖相環(huán)的泵流輸出端，電阻Rl的另一端與電容C2的一端、電容C3的一端以及電阻R2的一端連接，電阻R2的另一端與電容C4的一端以及電容C5的一端連接，并作為環(huán)路濾波器的調(diào)諧電壓輸出端，與微控制單元MCU的輸入端以及集成化鎖相環(huán)的輸出端連接，電容C6的另一端、電容Cl的另一端、電容C2的另一端、電容C3的另一端、電容C4的另一端以及電容C5的另一端共同接地。
【文檔編號(hào)】H03L7/18GK204068935SQ201420534501
【公開日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2014年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月17日
【發(fā)明者】陶云岐, 陶志軍 申請(qǐng)人:常熟市榮興化紡有限責(zé)任公司