低相位噪聲的集成化小數(shù)微波頻率合成器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于通信技術(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，簡稱鎖相環(huán)(PLL:Phase-Locked Loop)，它的被控制量是相位，被控對象是壓控振蕩器。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?；陔姾杀玫逆i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，對正/負(fù)誤差信號作積分運(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1 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。
鑒于上述已有技術(shù)，有必要加以改進(jìn)，為此，本申請人作了有益的設(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】

[0004]本發(fā)明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。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣來達(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。
[0006]在本發(fā)明的一個(gè)具體的實(shí)施例中，所述的環(huán)路濾波器包括電阻R1?R3和電容C1?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C1的一端以及電阻R1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R1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C1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。
[0007]本發(fā)明由于采用了上述結(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，對輸出頻率進(jìn)行了實(shí)時(shí)跟蹤微調(diào)，本發(fā)明電路結(jié)構(gòu)簡單，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。
【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明的原理框圖。
[0009]圖2為本發(fā)明所述的環(huán)路濾波器的一實(shí)施例電原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]申請人將在下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】詳細(xì)描述，但申請人對實(shí)施例的描述不是對技術(shù)方案的限制，任何依據(jù)本發(fā)明構(gòu)思作形式而非實(shí)質(zhì)的變化都應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0011]請參閱圖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。
[0012]請參閱圖2，所述的環(huán)路濾波器包括電阻R1?R3和電容C1?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C1的一端以及電阻R1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R1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C1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R1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)。
[0013]請?jiān)賲㈤唸D1并結(jié)合圖2，對本設(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)生的參考信號直接輸送給集成化鎖相環(huán)，集成化鎖相環(huán)的輸出信號經(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)相對應(yīng)的輸出頻率偏差信息，只對集成化鎖相環(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對集成化鎖相環(huán)的存取器進(jìn)行配置字的寫入。在對頻率控制字的寫入過程中，可跳過常規(guī)的對集成化鎖相環(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，對輸出頻率進(jìn)行了實(shí)時(shí)跟蹤微調(diào)。
【主權(quán)項(xiàng)】
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R1?R3和電容C1?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C1的一端以及電阻R1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R1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C1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。
【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。
【IPC分類】H03L7/18
【公開號】CN105429638
【申請?zhí)枴緾N201410474543
【發(fā)明人】陶云岐, 陶志軍
【申請人】常熟市榮興化紡有限責(zé)任公司
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2014年9月17日