[实用新型]一种快速优化自动频率校准电路

说明书

一、技术领域

本技术方案是应用于频率综合器中的自动频率校准电路，通过频率搜索与电压搜索，将压控振荡器的频段锁定在相噪最优点，解决了传统自动频率校准电路只能锁定频率，无法最优化相噪的问题。

二、背景技术

现有技术中，参考图1，频率综合器主要由参考振荡器1、鉴频鉴相器2、电荷泵3、环路滤波器4、压控振荡器5、分频器8和自动频率校准电路9构成。为了得到较低的相位噪声和较宽的频率输出范围，压控振荡器5普遍是由低压控增益的电感电容压控振荡电路7加上电容开关阵列6构成，而自动频率校准电路9就是通过控制电容开关阵列6来调谐压控振荡器5的频率输出范围。

传统的适用于上述频率综合器的自动频率校准电路一般通过频率搜索的方式来确定电容阵列的开关状态，这种方案主要存在着三个固有的缺点：

1）失锁检测不灵敏，时间过长。由于电感电容压控振荡器7会随工艺、温度的变化而发生频率飘移，所以要求自动频率校准电路9必须实时监控频率综合器的锁定状态，一旦发现失锁就要立即介入，重新选择一个可以锁定的电容阵列控制字。传统自动频率校准电路一般是通过比较两个计数器（第一计数器10和第二技术器11）的差异来判断频率综合器的锁定状态，由于ref和fdb两路时钟频率较慢，所以需要很长时间才能比较出两路时钟的频率差异。此外，由于计数器位宽的限制，当ref和fdb两路时钟频率差异较小时，传统自动频率校准电路的失锁检测就失效了。

2）对电感电容压控振荡器7产生不利影响。由于传统自动频率校准电路需要实时工作来监测频率综合器的锁定状态，而数字电路在工作时会在电源上产生较大的纹波，这些纹波会通过电源影响电感电容压控振荡器7，从而在输出的频谱上产生不利的杂散。

3）无法最优化频率综合器输出频率的相噪。N位的电容开关阵列6有个不同的频段，为了实现不同频段间频率范围的无缝对接，相邻频段的频率范围都要有一定范围的重叠。对于一个确定的输出频率而言，至少有两个至三个频段可以选择，而不同的频段对应着不同的锁定电压vcp，从而使电感电容压控振荡器7的输出频率的相噪各不相同。传统自动频率校准电路由于只对频率进行搜索，所以会锁定在任意一个可以锁定的频段，但这个频段不一定是相噪最好的频段。

三、发明内容

本技术方案需要解决的技术问题在于解决适用于图1所示频率综合器的传统自动频率校准电路的三个缺点，使频率综合器的输出频率可以快速锁定，消除对压控振荡器5输出频谱的不利影响和最优化压控振荡器5的输出频率的相噪。

本技术方案的目的是通过在传统自动频率校准电路中加入一个模数转换器12实现的。模数转换器12实时采样电荷泵输出的控制电压vcp，并将其量化、编码传送至数字逻辑处理电路13。数字逻辑处理电路13根据第一计数器10和第二计数器11传送过来的频率差异，与模数转换器12传送过来的控制电压vcp幅值信息一起，综合判断频率综合器的锁定状态，再控制电容阵列6的开关控制字band。

一种快速优化自动频率校准电路，它适用的频率综合器包括：参考振荡器、鉴频鉴相器、电荷泵、压控振荡器、分频器和本自动频率校准电路；本自动频率校准电路包括第一计数器、第二计数器和数字逻辑处理电路；两个计数器各有一个时钟输入端和一个数据输出端；

参考振荡器的给定频率ref输出端分别连接第一计数器的时钟输入端和鉴频鉴相器的一个输入端；

分频器的反馈频率fdb输出端分别连接第二计数器的时钟输入端和鉴频鉴相器的另一个输入端；

所述鉴频鉴相器的两个输出端分别连接电荷泵的两个输入端；电荷泵的控制电压vcp输出端连接压控振荡器的电感电容压控振荡电路的控制电压输入端；

所述压控振荡器的电感电容压控振荡电路的频率输出端连接分频器的频率输入端；

所述第一、二计数器的数据输出端分别连接数字逻辑处理电路的输入端，数字逻辑处理电路的输出端连接所述压控振荡器的电容开关阵列的控制字band的控制输入端；

还包括模数转换器，模数转换器有一个电压输入端和一个数据输出端；所述模数转换器的电压输入端连接电荷泵的控制电压vcp输出端，模数转换器的数据输出端连接数字逻辑处理电路的输入端。

所述电荷泵的控制电压vcp输出端和压控振荡器的电感电容压控振荡电路的控制电压输入端之间还连接有环路滤波器。

一种上述自动频率校准电路的自动频率校准算法，步骤包括：

1）频率搜索：开始工作时，数字逻辑电路13将N位控制字band的最高位置1，其余位置0；