[发明专利]一种自动频率调谐锁相环及其自动频率调谐方法

摘要

本发明公开了一种自动频率调谐锁相环及其自动频率调谐方法。该锁相环包括鉴频鉴相器、电荷泵、环路滤波器、压控振荡器、分频器以及自动频率调谐电路。其中，自动频率调谐电路包括再分频电路、鉴频工作控制状态机、鉴频电路以及译码电路。自动频率调谐电路在压控振荡器经分频器后的振荡频率低于参考频率时，增大压控振荡器的振荡频率；在振荡频率高于参考频率时，减小压控振荡器的振荡频率。本发明还提供了前述的自动频率调谐方法。该方法具有快速自动频率调谐功能，使压控振荡器可以快速粗调谐到最终的精细调谐子频段，大大减小了锁相环的锁定时间。

主权项

一种自动频率调谐锁相环，其特征在于，包括：鉴频鉴相器(11)、电荷泵(12)、环路滤波器(13)、压控振荡器(14)、分频器(15)以及自动频率调谐电路(20)，其中，所述鉴频鉴相器(11)的两个输出端均连接至所述电荷泵(12)的输入端，所述电荷泵(12)的输出端连接所述环路滤波器(13)的输入端，所述环路滤波器(13)的输出端通过第一开关(S1)选择性地连接至所述压控振荡器(14)的输入端，所述压控振荡器(14)的输出端连接所述分频器(15)的输入端，所述分频器(15)的输出端连接所述鉴频鉴相器(11)的一个输入端，所述鉴频鉴相器(11)的另一个输入端连接外接晶体振荡器，所述压控振荡器(14)进一步通过第二开关(S2)选择性地连接一固定偏置电压；所述自动频率调谐电路(20)包括再分频电路(21)、鉴频工作控制状态机(23)、鉴频电路(22)、以及译码电路(24)，其中，所述再分频电路(21)根据寄存器的控制指令，对来自所述外接晶体振荡器的参考频率和经所述分频器(15)分频后的输出频率(Fdiv)进行降频处理，并将处理后的第一输出频率(Fdiv1)发送给所述鉴频电路(22)，同时将第一参考频率(Fref1)发送给所述鉴频工作控制状态机(23)；所述鉴频工作控制状态机(23)接收所述第一参考频率(Fref1)，对其进行处理之后产生有限周期的第二参考频率(Fref2)，以控制所述鉴频电路(22)的N次鉴频；根据所述第一参考频率(Fref1)，在所述鉴频电路(22)完成一次鉴频之后对所述分频器(15)进行一次复位，同时控制所述译码电路(24)中N个译码单元的工作顺序，其中，N为正整数；所述鉴频电路(22)在一个参考频率周期内，对经所述再分频电路(21)处理后的第一输出频率(Fdiv1)和经所述鉴频工作控制状态机(23)处理后的第二参考频率(Fref2)进行比较，当所述第一输出频率的周期小于第二参考频率的周期时，在所述第一输出频率的上升沿，所述鉴频电路(22)的输出信号(U1)变为高电平，由所述译码电路(24)降低所述压控振荡器(14)的工作频段；当所述第一输出频率的周期大于第二参考频率的周期时，所述鉴频电路(22)的输出(U1)保持低电平不变，由所述译码电路(24)提高所述压控振荡器(14)的工作频段；以及所述译码电路(24)根据所述鉴频电路(22)和鉴频工作控制状态机(23)产生的信号对所述压控振荡器(14)的子频带作出选择；所述译码电路(24)包括四个译码单元，每个译码单元包括一个D触发器和一个与非门，其中，在每个译码单元中，D触发器的数据输入端(D)接收所述鉴频电路(22)的输出信号(U1)，时钟输入端(CK)和复位端(RN)分别接收所述鉴频工作控制状态机(23)的控制信号，负输出端(QN)连接与非门的一个输入端，正输出端(Q)悬空；所述与非门的另一个输入端连接所述D触发器的时钟输入端(CK)，所述与非门的输出端连接所述压控振荡器(14)；所述鉴频电路(22)由D触发器实现，其中，所述D触发器的数据输入端(D)连接固定的高电平，时钟输入端(CK)接收来自所述再分频电路(21)的第一输出频率(Fdiv1)，复位端(RN)接收来自所述鉴频工作控制状态机(23)的第二参考频率(Fref2)，正输出端(Q)输出所述输出信号(U1)给所述译码电路(24)，负输出端(QN)悬空。