[发明专利]提高锁相环输出频率精度的方法及其锁相环频率合成器

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高锁相环输出频率精度的方法及其锁相环频率合成器。

背景技术

随着公网通信、专网通信、无线局域网、无绳电话、手机、数字电视、卫星定位等系统的不断发展,频率合成器不但市场巨大,而且在整机系统中,作用重大,直接关系到系统安全。频率合成器在通信中为系统提供需要的频率源,频率源的性能指标直接关系到整个系统的性能，因此对频率源的频率稳定度、频谱纯度、频率范围和输出频率个数的要求越来越高。

随着大规模集成电路的发展，锁相式频率合成技术占有越来越重要的地位，并且，锁相技术在通信、航天、测量、电视、原子能、电机控制等领域，能够高性能地完成信号的提取、信号的跟踪与同步，模拟和数字通信的调制与解调、频率合成、滤波等功能，已经成为电子设备中常用的基本部件之一。锁相环是锁相式频率合成技术中最核心的部件之一，它是一个相位误差控制系统，它比较输入信号和振荡器输出信号之间的相位差，从而产生误差控制信号来调整振荡器的频率，以达到与输入信号同频同相的目的。

锁相式频率合成器分为锁相式整数频率合成器及锁相式分数频率合成器，其中，锁相式分数频率合成器的输出信号频率不需要是参考信号频率的整数倍,而可以是参考信号频率的小数倍。分数频率合成器输出信号的最小频率间隔,即输出频率精度,由参考信号频率和分数频率合成器的分辨位数决定。可见,分数频率合成器在支持较高频率的参考信号的同时,可以获得较高的输出频率精度。

但是，现有分数锁相环频率合成器的输出频率精度的精度最小也只有最小频率步进的一半，也就是说，当分数锁相环频率合成器的小数位大于等于0小于0.5时，锁相环向低端锁相，当分数锁相环频率合成器的小数位大于等于0.5小于1时，锁相环向高端锁相。现有锁相环中还没有哪一个锁相环可以实现在任意频点进行锁相的目的。

发明内容

为了克服上述问题，本发明向社会提供一种可以在任意频点进行锁相的锁相环频率合成器。

本发明的第二个目的是向社会提供一种提高锁相环输出频率精度的方法。

本发明的技术方案是：提供一种锁相环频率合成器，包括中央处理器、数模转换器、压控温度补偿晶体振荡器、锁相环电路、低通滤波器和压控振荡器，中央处理器控制数模转换器将调制信号通过压控温度补偿晶体振荡器的压控脚输送给锁相环电路，锁相环电路再通过低通滤波器和压控振荡器输出带有调制信号的目标频率，在锁相时，中央处理器运行下述程序，并通过VC_TCXO的压控脚向锁相环电路输送相应的直流控制电压，

S100、程序开始；

S200、CPU根据目标频点配置锁相环参数；

S300、CPU将预存的较准频率的电压值Vref调入临时存储器；

S400、用锁相环的输出频率除以该锁相环的最小频率步进量得出分频值；

S500、分频值小数部分的选择与直流控制电压的计算；

S510、如果分频值的小数部分介于大于等于0小于0.5之间，则按公式（1）

计算出第一直流控制电压；

Voffset1=2*ΔVFsetp/2*a+Vref      （1）

式中，Voffset1为第一直流控制电压；ΔVFsetp/2为1/2最小频率步进量的直流电压校正值；a为分频值的介于大于等于0小于0.5之间的小数部分；Vref为较准频率的直流电压值；

S520、如果分频值的小数部分介于大于等于0.5小于1之间，则按公式（2）计算出第二直流控制电压；

Voffset2=Vref-2*ΔVFsetp/2*b

式中，Voffset2为第二直流控制电压；ΔVFsetp/2为1/2最小频率步进量的直流电压校正值；b为分频值的介于大于等于0.5小于1之间的小数部分；Vref为较准频率的直流电压值；

S600、CPU将第一直流控制电压或第二直流控制电压通过DAC送到VC-_TCXO的压控脚；

S700、通过锁相环收敛到目标频率；

S800、结束。

作为对锁相环频率合成器的改进，所述Voffset1和Voffset2是按下述步骤得出的：

（1）、在工作频率范围内，将频率按最小频率步进量（Fsetp）分成N段，在N段中取其中一段N1,从N1中采集M个频点；