[发明专利]减小综合化射频系统双路锁相环频率牵引的方法

说明书

本发明公开的一种减小综合化射频系统双路锁相环频率牵引的方法，旨在提供一种对输入信号损失小，能够抑制干扰信号，减弱频率牵引的方法。本发明通过下述技术方案予以实现：在综合化射频系统中，锁相模块分为PLL1和PLL2两个锁相环路，锁定两个频率同源的F1、F2两个频率，并分别锁定在同一个参考源10MHz温补晶体振荡器(TCXO)；锁相环将所选放大器的输入与输出从两个完全相反的方向引出，锁相环路不断地比较两个频率同源输出频率的分频和参考源的输出放大电路10MHz温度补偿晶体振荡器TCXO输出频率的相位差，通过低通滤波器将此相位差转换成直流电压，驱动压控振荡器，快速锁定晶体振荡器，使晶体振荡器的频率准确度和长期稳定度跟踪标准频率源而变化。

技术领域

本发明涉及一种可以广泛用于测量、雷达、通信、导航等射频综合系统，主要应用于减小本振频率牵引的双路锁相环设计方法,其目的在于提高复杂电子设备功能的稳定性，提高射频综合系统中的各个电子设备功能模块频谱质量和频率准确度，保障信息传输和获取的精度。

背景技术

在现有技术中，许多电子设备要正常工作，通常需要外部的输入信号与内部的振荡信号同步，利用锁相环路就可以实现这个目的。锁相环是由鉴相器(PD)、环路滤波器(LF)和电压控制振荡器(VCO)三个基本部件组成。它是一个相位误差控制系统，它将参考信号与输出信号之间的相位进行比较，产生相位误差电压来调整输出信号的相位，以达到与参考信号同频的目的。锁相环中的鉴相器又称为相位比较器，用来比较输入信号。它的作用是检测输入信号和输出信号的相位差，并将检测出的相位差信号转换成uD(t)电压信号输出，该信号经低通滤波器滤波后形成压控振荡器的控制电压uC(t)，对振荡器输出信号的频率实施控制。当uc(t)随时间而变时，压控振荡器的振荡频率ωu也随时间而变，锁相环进入“频率牵引”，自动跟踪捕捉输入信号的频率，使锁相环进入锁定的状态，并保持ω0＝ωi的状态不变。鉴相器与压控振荡器输出信号的相位，输出电压对应于这两个信号相位差的函数。环路滤波器是滤除高频分量及噪声，以保证环路所要求的性能。压控振荡器受环路滤波器输出电压的控制，使振荡频率向输入信号的频率靠拢，直至两者的频率相同，使得VCO输出信号的相位和输入信号的相位保持某种特定的关系，达到相位锁定的目的。在锁相环中，压控振荡器是一个电压―频率变换装置，在环中作为被控振荡器，它的振荡频率随输入控制电压线性的变化(实际上，只是在一定范围内线性变化)，稍大于K时，由于在一周内瞬时相差平均增长率不一样，使得鉴相器输出误差电压称为一个上下不对称的非正弦差拍波形，其频率为输入频率与振荡频率之差，属于有直流分量的情况。这一非正弦差拍电压作用于VCO上，使其振荡频率随之作相应规律的周期性变化，最终平均振荡频率偏离VCO中心频率而向输入频率靠拢，此即为频率牵引现象。

综合化射频系统集中了多个功能模块，具有体积小、功能密度高、互联关系紧凑、电磁环境复杂等特点，综合化射频能同时完成多个复杂任务；各功能模块同时工作；其主要有两种实现途径，一种是采用基于专用硬件电路的设计思路，每台射频设备实现一个特定的功能；另一种是基于功能分割的通用电路设计形式，具有较好的功能可扩展性和功能集合灵活性。两种设计同时面临的主要问题是频谱资源紧张及频谱质量。频谱资源紧张是系统设计的客观存在，在设备实现过程中，主要解决频谱质量问题。包含频谱失真及频率准确度两个方面。频谱失真其来源为孔缝泄漏、交调组合频率、以及频谱非线性生长，可以通过对单个功能内部的加固设计获得很大改善，比如在T/R组件中采取了逆向的频率路径，上下行共用本振，各功能模块采取共用参考源以减小组合非线性频谱产物。频率准确度本质上主要由参考源确定，但很容易收到干扰而恶化。这是因为：频率的合成和分解主要有锁相环电路完成，锁相环电路作为产生各个本振的关键电路，其鉴相增益高，环路对频率干扰敏感，相近频率会互相影响产生频率引导的效果，即频率牵引。其频率牵引影响在于改变了实际输出或输入的频率准确度，从而向上一层级影响到性能甚至功能。其他能够产生频率牵引的原因还包括：综合化射频设备受到振动，外来突发无序干扰，有意频率引导干扰等环境影响。由于收发组件各功能模块之间的频率关联性，这种效应影响扩散至整个设备，造成功能下降或者功能失效。