[发明专利]频率合成的方法和装置

说明书

本发明涉及利用可控振荡器的频率合成技术的锁相环频率合成器，该可控振荡器包括在锁相环中，在该锁相环中，以互相不同的整数对于该振荡器输出信号的频率进行周期性分频，使得平均来看频率被除以某一数值，该数值等于整数N加上或者减掉一个绝对值小于1的分数。把这样产生的脉冲的相位与发源于基准信号的脉冲的相位加以比较，以此形成相位误差信号。为了抑制锁相环中相位跳动所引起的、出现在送到振荡器上的控制信号中的周期性变动，是把累加的校正值加到相位误差信号上还是从相位误差信号中把它减掉，取决于上述分数。

实际上，在频率合成器中，通常不可能在频率合成器中以足够小的增量来改变频率，对于每一个可能的、能够锁定的频率，输出信号的频率仅被除以单一的整数。这是因为：在两个能够锁定的频率之间的最小频率增量或步长，等于在产生相位误差信号而执行相位比较时所在的频率。所以，当希望频率增量小时，就需要在非常低的频率来执行相位比较，使得在改变频率的期间内环路的锁定时间长到不能接受的程度。

在以整数、以引言中所描述的方法，对于输出信号的频率在频率合成器中进行周期性分频的情况下，在频率改变的期间内，能够在大于最小增量的大小的频率来执行相位频率比较。英国专利说明书1560233描述了一种根据这一原理而工作的频率合成器。利用这种频率合成器时，在锁相环中出现了相位跳动，这是由于以整数，例如，数值N和N+1，对于振荡器的频率进行周期性分频的缘故。这种相位跳动的大小最大等于振荡器输出信号的一个周期，即2π/N。这意味着，加到相位误差信号上的、或者，从相位误差信号上减掉的校正值必须乘以一个正比于1/N的系数。但是，实际上，对于不同的整数N来说，在乘以N的倒数时，获得足够的精度是很困难的。

在实现本发明明，不需进行为了形成校正值而乘以一个正比于1/N的系数的乘法。而是在加上、或者减掉校正值以前，以系数N把相位误差信号放大。这一过程比把校正值乘以1/N要简单。例如，可以在分开的装置诸如模拟乘法器或乘法数一模转换器中，把相位误差信号放大。还可以把放大和形成相位误差信号一起进行，例如，在所谓充电泵中来放大电流。

相位误差信号的放大还提供了环路增益、环路阻尼系数和环路带宽都保持为常数这一优点。在其它情况下，作为频率改变的结果，这些参数将取决于1/N。

下面将参考附图更详细地描述本发明，其中：

图1示出已知的频率合成器;

图2示出本发明频率合成器的示范性实施例;以及，

图3示出在根据本发明而构成的频率合成器中的相位比较和放大装置配合工作的示范性实施例。

图1示出频率合成器的实例，该频率合成器基本上根据上述英国专利说明书1560233中所描述的原理而工作。标号20标出产生输出信号频率可变的可控振荡器，例如，所谓压控振荡器（VCO）。锁相环包括振荡器20，还包括计数器形式的可控分频装置22、相位比较装置14和低通滤波器18。在分频装置22中，至少以两个不同的整数，例如，数值N和N+1，对振荡器输出信号的频率进行周期性分频。例如，如果在四次分频中，以数值N对频率分频三次，以数值N+1对频率分频一次，则平均来看，将是以数值N加上分数1/4对于该频率进行分频。

在分频时，形成了脉冲，在比较器装置14中，把该脉冲的相位与从基准振荡器10通过分频装置12送来的脉冲的相位加以比较。从上述显而易见，由于来自分频装置12送来的脉冲的相位加以比较。从上述显而易见，由于来自分频装置12的基准脉冲之间的时间间隔为常数，而来自分频装置22的脉冲之间的时间间隔是变化的，所以，装置14所形成的相位误差信号出现了周期性变动。但是，来自装置22的脉冲的平均脉冲频率等于来自装置12的脉冲的脉冲频率。还是为了避免在传送给振荡器20的控制信号的周期性变动，形成了校正值，在附加装置16中把该校正值加到相位误差信号上，或者从相位误差信号中把它减掉。