[发明专利]一种锁相环路频率合成器自动校准电路及方法

说明书

本发明提出了一种锁相环路频率合成器自动校准电路，包括：锁相环路、失锁判定电路、正负电压判定电路、CPU单元，其中，锁相环路包括参考输入、鉴相器、低通滤波器、压控振荡器、分频器。相对于传统的锁相环路频率合成器校准方法，本发明的锁相环路频率合成器自动校准电路不需要复杂的系统设计，通过电路本身的失锁判定单元、正负电压判定单元，就可以进行自校准，缩小了电路体积，降低了设计难度；不需要频率计、温湿度传感器、环境试验箱等组件，降低了成本；在各种复杂环境条件下，都可以通过自校准实现环路锁定。

技术领域

本发明涉及测试技术领域，特别涉及一种锁相环路频率合成器自动校准电路，还涉及一种锁相环路频率合成器自动校准方法。

背景技术

基于锁相环路的频率合成器设计具有频率范围宽的特点，是目前主流的频率合成方案。在该类型的频率合成器设计方案中，需要使用压控振荡器如(YTO/VCO)等来产生目标频率，压控振荡器的输出频率与控制电压成正比。在设计中，往往需要对压控振荡器进行电压预置，将其输出信号频率限定在目标频率范围内，然后再闭环，就可以实现环路锁定。由于压控振荡器的压控曲线会受到温度、湿度等环境参数的影响，因此在恶劣环境条件下，压控振荡器的压控曲线会发生较大的偏移，会导致环路失锁，使系统不能正常工作。因此在恶劣条件下通常需要对预置电压重新进行校准，使环路正常锁定，保证系统正常工作。

现有的解决方案是利用频率计、温湿度传感器搭建校准系统来实现锁相环路频率合成器的预校准。如图1所示，校准系统包括由参考输入、鉴相器、低通滤波器、压控振荡器、功分器、分频器构成的锁相环路、CPU单元、频率计、温湿度传感器等4部分。校准系统的基本原理是在实验室条件下，设定各种不同的温湿度环境条件，将锁相环路频率合成器置于该温湿度条件下进行校准，由CPU单元记录该温湿度条件下对应的校准值。当锁相环路频率合成器在恶劣环境下工作时，CPU单元读取温湿度传感器的值，调用该条件下的校准值，从而保证环路锁定。

利用频率计、温湿度传感器搭建校准系统的工作流程如下：

(1)将系统置于环境试验箱，设置温度、湿度分别为W₁、S₁，开机预热30分钟后，进行校准操作。校准操作分以下三个步骤进行：

步骤一：环路开环，CPU单元控制DAC设置值，使压控振荡器输出频率；

步骤二：CPU单元程控频率计，通过频率计读取压控振荡器的输出频率，并与目标频率进行比较；如果压控振荡器输出信号频率高于目标频率，则减小DAC设置值，从而降低压控振荡器的输出信号频率；如果压控振荡器输出信号频率低于目标频率，则增大DAC设置值，从而提高压控振荡器输出信号频率。通过调节DAC设置值D₁使压控振荡器的输出信号频率F₁最大程度的接近目标频率；

步骤三：CPU单元记录该实验条件下的W₁、S₁、D₁、F₁，并将数据进行存储。

(2)在环境试验箱内设置不同的温湿度环境条件，并且在不同的温湿度条件下重复以上校准步骤，得到每种环境条件对应的校准数据(W₂、S₂、D₂、F₂)……(W_n、S_n、D_n、F_n)，CPU单元记录以上数据。

(3)在实际应用过程中，锁相环路频率合成器处于不用的温湿度条件下时，CPU单元读取实际环境的温湿度条件，然后按照就近原则，从存储的数据中调用最接近的一组校准数据，从而保证环路锁定。

现有的锁相环路频率合成器校准方法的缺点是：

(1)需要利用频率计、温湿度传感器、环境试验箱等进行预置电压校准，校准的环境试验参数多、需要校准的频点多，操作步骤繁琐，耗费时间较长。