[发明专利]锁相环频率综合器和锁相环失锁检测及调节方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及无线通信领域，具体涉及一种锁相环频率综合器和锁相环失锁检测及调节方法。

 

背景技术

典型的基于电荷泵锁相环的频率综合器100的电路图如图1所示，频率综合器100包括：鉴相鉴频器(PFD)102、电荷泵(CP)103（鉴相鉴频器102与电荷泵103整合设置在一个芯片里，所述芯片还可以包括一片内低通环路滤波器（LPF），供选择使用）、低通环路滤波器（LPF）104、压控振荡器（VCO）105、分频器（DIV）106和自动频率控制器（AFC）107。另外，还可根据需要设置一前置分频器，通过前置分频器对参考信号进行分频。在频率综合器100工作时，首先进入频率粗调阶段，启动粗调谐环路，将压控振荡器105（工作频率如为5000MHZ）通过分频器106（分频比如设为496）分频后的频率及参考频率Fref（如10MHZ）分别输出到自动频率控制器107，并在一设定计数时长（例如参考频率Fref计数到40次对应的时间段）对反馈频率进行计数，通过自动频率控制器107的比较器将计数结果与根据压控振荡器105的工作频率及分频器106的分频数设定的预定次数值进行比较，得出每次的差值，自动频率控制器107的逻辑控制电路则根据计数比较的差值依次控制压控振荡器105的开关电容阵列控制字的大小，以实现频率粗调，所述粗调周期较长，例如所述开关电容阵列控制字采用5比特进行表示，按照控制字值由小到大或由大到小的顺序依次搜索，则搜索时间大于2⁵*设定计数时长（其中，搜索时间应为2⁵*搜索周期，每个搜索周期包括对反馈频率计数的高电平和不对反馈频率计数的低电平，每个搜索周期的高电平时长等于设定计数时长），再加上数据处理周期则粗调时间更长。在粗调谐完成后逻辑控制电路产生一使能信号启动锁相环工作，频率综合器100进入闭环细调阶段，锁相环路完成压控振荡器105的精确频率调谐，即鉴相鉴频器102比较参考信号频率Fref和分频器106分频后的频率以得到相差，电荷泵103产生与相差相对应的充放电电荷并通过低通环路滤波器104转换成控制电压来控制压控振荡器105输出频率的增加或降低，以逐步减小参考信号Fref与反馈信号的相差，使锁相环路的输出频率稳定。在锁相环路的输出频率稳定后频率综合器100进入锁相环失锁检测阶段。在频率综合器100的整个工作过程中，粗调谐环路首先工作，此时锁相环路不工作；粗调谐完成后锁相环路工作，粗调谐环路不再工作。使能信号通过图1中的开关实现锁相环路的断开和闭合，以此决定锁相环路是否工作。

然而，在锁相环失锁检测阶段，现有做法是设置一个数字检测电路，不断侦测每个设定周期内反馈时钟的计数值与预定次数值的差值，在某个设定周期内差值大于设定的阀值时判断锁相环失锁，进而使锁相环频率综合器重新进入开环粗调阶段。

这种通过数字检测电路来判定锁相环是否失锁的方法会导致两个不足：一是数字检测电路常开会增加开关噪声，导致参考谐波；二是锁相环失锁后重做开环调制需要较长时间。此外，因为开环粗调是在参考时钟和反馈时钟已经稳定的前提下才能准确工作的，而实际上频率综合器100上电时参考时钟和反馈时钟并不稳定，如果在不稳定的参考时钟和反馈时钟条件下进行计数，必然会导致计数不准确，虽然可以在等待一定时间让参考时钟和反馈时钟稳定后再做开环粗调，但这个时间无法控制，有可能长，有可能短，这也导致重新做开环粗调的时间过长。

 

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种锁相环频率综合器及锁相环失锁检测及调节方法，设置一模拟电路检测压控振荡器的调谐电压Vtune以代替数字检测电路，当Vtune不在预设值范围时，便认为锁相环失锁，根据Vtune的大小来增加或减小开关电容阵列控制字的大小，以避免参考谐波能量的增加，减少干扰；并进一步设置一频率稳定检测电路，在做开环粗调前检测参考时钟和反馈时钟是否稳定，以避免开环粗调的失败，从而大大减少了粗调的时间。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：