[发明专利]一种具有锁定及跟踪操作模式的锁相环系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有锁定及跟踪操作模式的锁相环系统。

背景技术

当今，实质上诸如无线电话、无线膝上型计算机、具有无线能力的个人数字助理、WiFi联网设备等每一无线装置均含有一个或多个锁相环(PLL)电路。基本上，PLL电路用于合成或以其它方式产生精确、稳定的高频信号。通常，在PLL电路中，将参考信号输入到相位检测器或相位频率检测器。相位检测器比较所输入的参考信号与来自电压控制振荡器(VCO)的输出信号。确定两个信号之间的相位差值，且然后由环路滤波器处理所得差值信号。环路滤波器的功能是稳定环路且滤除系统中不必要的噪声。所滤波的信号经输入以控制VCO的操作。同样，经由整数除法器、分数除法器或混频器将来自VCO的输出作为输入反馈到所述相位检测器。这种反馈环路用于将来自VCO的输出伺服到参考信号的输出。VCO自身是不稳定的且易于出现频率及相位方面的漂移，这是人们极不期望且成问题的。然而，通过反馈VCO输出信号且实质上将VCO限定到参考信号，从而获得更稳定精确的输出信号。

由于其产生精确而又稳定的高频信号的独特能力，PLL电路存在于从调制器及解调器到编码器及解码器以及利用这类高频信号的控制器及其它电路的各种应用中。在调制器的情况中，PLL电路的一种常见的应用需要对载波信号采用相位调制。经相位调制的载波信号随后经处理且作为射频(RF)信号以无线电广播的方式传输。通常，相位正交调制器将含有通话及/或数据信息的基带I及Q信号转换为中频(IF)信号。随后将这种IF信号作为参考信号输入到PLL电路。最初，PLL电路锁定参考IF信号，且稍后其随后跟踪参考IF信号的相位。通过这种方式，将来自PLL电路的高频信号输出实质上限定到信息载送IF信号的相位。因此，PLL电路执行将IF信号上变频为载波信号的较高频率而同时锁定且跟踪来自相位正交调制器的参考IF信号的重要功能。

在理想的情况下，PLL电路将具有瞬时锁定且随后精确跟踪参考IF信号的相位的能力。遗憾的是，在应用于PLL电路的环路滤波器时，由于滤波器设计的基础物理学缘故，这两个目标互相发生冲突。一种类型的PLL设计(通常称为2型PLL)使VCO的直流操作点能够在大电压范围内设定。这是有利的，因为这直接转变为优异的锁定性能。然而，2型PLL呈现出较差的群延迟。群延迟定义所关心的各频率中的相位特性。2型PLL固有的群延迟中的偏差导致VCO的相位偏离参考IF信号的相位。因此，一旦已建立了锁定，2型PLL便不良好适用于跟踪IF信号。

另一种类型的PLL设计(通常称为1型PLL)具有与2型PLL相比更恒定的群延迟。这种特性使得1型PLL在跟踪IF信号方面更优异。然而，使用1型PLL的缺点是难于为VCO设定正确的直流操作电压。最初，参考IF信号将在一个相位频率下开始，而VCO信号具有某个不同的、任意的相位频率。必须使VCO信号的相位匹配或锁定参考IF信号的相位。如果最初这两个信号的相位频率相差很远，则1型PLL最终强制VCO信号的相位(及(因此)频率)匹配参考IF信号的相位可能是不可能、困难或耗时的。

因此，PLL电路的设计人员面对着两难问题。一方面，可通过实施1型PLL来设计PLL电路。实施1型PLL的优点是其优异的跟踪性能。缺点是1型PLL具有降级的锁定功能。另一方面，可通过实施2型PLL来设计PLL电路。2型PLL使PLL电路能够更好地锁定参考IF信号。然而，使用2型PLL的弊端是其不是用于跟踪参考IF信号的最合格的滤波器这一事实。

发明内容

本发明的实施例涉及一种锁相环(PLL)电路。所述PLL包括以所需频率输出信号的电压控制振荡器。相位检测器耦合到来自的电压控制振荡器的输出。所述相位检测器将来自电压控制振荡器(VCO)的输出与参考信号的相位进行比较。环路滤波器耦合到所述VCO及所述相位检测器。所述环路滤波器具有用于将VCO信号的相位锁定为参考信号的相位的锁定操作模式。所述环路滤波器可随后大体上置于调节所述VCO信号的所述相位以跟踪所述参考信号的所述相位的跟踪操作模式。

附图说明

在附图图式中以实例方式而非限定方式阐述本发明，且其中相同参考编号均指类似的元件，在附图中：

图1显示可在其上实施本发明的实施例的典型相位调制发射器。

图2显示PLL电路的操作方块图。

图3显示典型的1型PLL。

图4显示典型的2型PLL。

图5显示描绘与1型PLL及2型PLL相关联的群延迟的示意图。