基于锁相回路的调频方法与流程

本发明涉及一种基于锁相回路的调频方法，特别是涉及一种用来以多频带压控震荡器调整频率同步系统的方法。

背景技术：

在一包含有多频带压控震荡器的频率同步系统中，在追踪一频率f0之前，必须先调整多频带压控震荡器以确保被选出的多频带压控震荡器可涵盖频率f0，并使得该频率同步系统可锁定频率f0。

由林德斯壮等人所发表的美国专利第6,731,712号披露了一种类似的频率同步系统，该频率同步系统的频率光谱划分为多个范围，且该多个范围与该频率同步系统包含的压控震荡器一一对应。当调整该频率同步系统时，藉由递归扫描的方式找出各压控震荡器对应的频率光谱范围的上界与下界，其中该递归扫描是将各压控震荡器所对应的频率光谱范围的中间值以朝各范围对应的上界与下界二方向收敛的方式来找出该上界与该下界。接着当需要找出一特定频率时，选出涵盖该特定频率归属的范围的压控震荡器以追踪并锁定该特定频率。

请参考图1。图1为一种已有技术所提供的调频方法的流程图。在步骤150中，需要给定一需求频率f0。接着在步骤155中，使用先前所述的调整方法来找出频率f0。在步骤170中，当频率同步系统所包含的压控震荡器皆校准过后，该频率同步系统追踪频率f0。在步骤180中，频率f0持续被锁定，直至在步骤190中频率f0发生改变。当在步骤190中频率f0发生改变后，再次由步骤150重新开始执行。

诸如此类的调频方法适合于大部分的压控震荡器系统，因为当频率发生改变时，大部分的压控震荡器系统在锁定新的需求频率消耗的时间上的需求并不是太高。然而对于部分的压控震荡器系统来说，其包含的频率同步系统常需要在数十个微秒间就可以锁定至一需求频率，因此,无法应用锁定频率肘间较长的已有技术所提供的压控震荡器调整方法于此类的压控震荡器系统上。

技术实现要素：

本发明提供一种用于一压控震荡器系统的调频方法。该压控震荡器系统包括多组压控震荡器，且该多组压控震荡器的每一压控震荡器具有一压控震荡器编号。该方法包含由该多组压控震荡器中选出多个内插点压控震荡器；对该多个内插点压控震荡器校准以产生多组配对，其中该多组配对的每一组配对包含该多个内插点压控震荡器的一内插点压控震荡器与一对应频率；提供一需求频率；找寻该多组配对包含的两组配对，其中该两组配对各自具有最接近该需求频率的两组对应频率；在相对应的两组内插点压控震荡器的标号中进行内插数值的步骤，使内插的数值与频率差对应，并自该多组压控震荡器中选出其中一压控震荡器，以用来产生该需求频率；及使用选出的压控震荡器追踪与锁定该需求频率。

附图说明

图1为一种已有技术所提供的调频方法的流程图。

图2为在包含多频带压控震荡器的一频率同步系统中，每一压控震荡器以及其所代表的频率的计量图。

图3为本发明所提供的调频方法的流程图。

具体实施方式

某些压控震荡器系统所使用的频率同步系统需要在很短的时间的内锁定一特定频率，因此必须在极短的时间的内使用一调频方法。本发明披露了一种适合此类压控震荡器系统的调频方法，该调频方法不需要如已有技术所披露的方法一样需要调整每一压控震荡器，也不需要扫描每一个压控震荡器所对应的频率范围，因此可以大幅的减少锁定至需求频率的时间。以结论来说，虽然本发明应用内插法所选出的多个内插点压控震荡器对于一需求频率来说并不见得是最佳的选择，但是被选出的内插点压控震荡器仍可产生该需求频率，因此不但可以满足大部分的需求，且可省下相当庞大的频率锁定时间。本发明所提供的方法包含校准该多个内插点压控震荡器，且该多个内插点压控震荡器仅为该压控震荡器系统包含的所有压控震荡器的一个子集合，在该压控震荡器系统的内存中亦以产生多组(频率，压控震荡器编号)配对的方式储存了每一内插点压控震荡器与其对应的频率的信息。在该多个内插点压控震荡器的校准完成后，对最靠近需求频率的二(频率，压控震荡器编号)配对使用内插法以对应的频率来选出一压控震荡器，并以该压控震荡器来追踪并锁定该需求频率。

请参阅图2。图2为在包含多频带压控震荡器的一频率同步系统中，每一压控震荡器以及其所代表的频率的计量图。如图2所示，纵轴代表各压控震荡器的频率，横轴代表各压控震荡器编号，亦即代表由VC00至VC0n的所有压控震荡器，且带有较小编号的压控震荡器的频率也较小。如本领域的技术人员所知，所有压控震荡器呈现的频率响应并非理想的线性变化，而是与频率的平方成正比的变化，亦即一二次曲线，且每一压控震荡器所包含的频率范围的中心频率理论上皆会落于该二次曲线上。如图2所示的直线人所示，在各压控震荡器所代表的中心频率中任取二中心频率来执行内插法所得到的频率并不见得完全相等于需求频率，但是该频率的精确度仍然符合频率同步系统的实际需求，且在频率同步系统追踪并锁定需求频率时，此方法可以以相当快的速度来得到该接近需求频率的频率。举例来说，对压控震荡器VC03与VC05所代表的二中心频率执行内插法所得到的近似频率将较压控震荡器VC04实际所代表的中心频率略高，但是该近似频率仍然在压控震荡器VC04的线性可预测范围内，亦即压控震荡器VC04仍然可产生该近似频率，且该近似频率相较于需求频率的精确度符合频率同步系统的需求。由以上所述可知，执行内插法得到近似频率的精确度是与频率同步系统所包含的压控震荡器数目以及在该频率同步系统中用来当作内插点的压控震荡器数目有关。在某些对于成功追踪并锁定需求频率的效率要求较高的频率同步系统中，本发明所提供的方法在近似频率的精确度以及得到近似频率的效率两者中间产生了一最佳化的效果。

请参阅图3，其为本发明所提供的调频方法的流程图。该方法由步骤300开始。步骤310至步骤330将于之后的段落详细说明。图3中所示的“重复II次”的说明并非表示依序重复执行步骤310至步骤330共n次，而是表示对于每一个所有被校准以用来当作插入点的压控震荡器来说，皆有一对应的步骤需执行，亦即步骤310至步骤330代表了n个对应于不同内插点压控震荡器的步骤。举例来说，若有三个内插点压控震荡器被校准，步骤310至330将包含个别对应于该三个内插点压控震荡器的三个步骤，且每一步骤只执行一次。同理，若有八个内插点压控震荡器被校准，步骤310至330将包含个别对应于该八个内插点压控震荡器的八个步骤，且每一步骤只执行一次。

当这些内插点压控震荡器已被校准过，在步骤350中，频率同步系统已准备好输入一需求频率fX。在步骤360中，各个已储存的(频率，压控震荡器编号)配对用来执行内插法以找出最适合产生出需求频率的压控震荡器。一种内插法公式用来得到一最接近需求频率的近似频率，且产生该近似频率的压控震荡器编号表示为((VC00*(C1-Cd)+(vc01*(Cd-C0)/(C1-C0))),其中VC00代表一频率最接近且小于该需求频率的已校准过的内插点压控震荡器，VC01代表一频率最接近且大于该需求频率的已校准过的内插点压控震荡器，Cd为该需求频率，C0为内插点压控震荡器VC00所产生的频率，且C1为内插点压控震荡器VC01所产生的频率。举例来说，若需求频率为50，并给定二〔频率，压控震荡器编号)配对(32,VC023)及(64,VC051)，根据以上的公式将产生近似频率的压控震荡器编号表示如(23*(64-50)+51*(50-32)/(64-32))，因此可得到其近似频率最接近需求频率的压控震荡器编号为38.75，接着可视设计上的考虑将38.75无条件舍去为38或是四舍五入为39。

当适当的压控震荡器在以上的内插法过程中被挑选出来后，频率同步系统在步骤370中追踪该需求频率fX，接着在步骤380中锁定该需求频率fX。该需求频率化从步骤380开始持续的被锁定，直到在步骤390中才会产生改变。

请再次参阅图3所示的步骤310至330的部分，有关以上所述的校准内插点压控震荡器的部分将在以下的例子中详细解说。然而，本发明所披露的范围及内容并不受以下所述的例子以及该例子所包含的内容的限制。亦即:其它选择适当的已校准内插点压控震荡器的方法，其它有关于内插点的性质其它的频率范围，或是使用了其它的系统来执行本发明所披露的方法，皆未脱离本发明所披露的范围。

在该例子中，假设一频率同步系统要求起始的频率锁定时间必须少于500微秒。由于在这500微秒中间必须再分出一些时间来稳定模拟电路及稳定锁相回路，因此原本预定的500微秒只能保留约400微秒左右来做校准。若所使用的电路与算法需要至多35微秒来校准一内插点压控震荡器的频率，则频率同步系统可处理至多400/35约11个内插点压控震荡器的频率。假设频率范围约为1875百万赫至1933百万赫，且频率间距约为300千赫。若需要调整11个内插点压控震荡器的频率，则各内插点压控震荡器的频率间距为即约为5.8百万赫。为了简化叙述，将各插入点压控震荡器的频率间距由5.8百万赫进位至6百万赫，亦即约为频率间距300千赫的20倍。这6百万赫的频率间距可视为每一压控震荡器的线性变异。

对于内部计算来说，一单元的需求频率约为150千赫，因此可使用约40个已校准的频率间隔来简化上述的内插法。然而，除以40的除法消耗的时间较多，对于硬件空间的需求也较大，因不太适合使用。实际上，若使用2的次方作为除数，将可使用筒单的移位完成所需的除法，同时也不需要占用任何的硬件空间。本发明的方法是在150千赫的频率范围中可共有32个或64个已校准过的频率间隙。若选择有32个已校准过的频率间隙，则会有13个内插点压控震荡器的频率需要被校准，且将因此超过只能校准11个压控震荡器的频率的限制。若选择有64个已校准过的频率间隙，则会有7个内插点压控震荡器的频率需要被校准，且频率间隙的大小为9.6百万赫，因此仍然在内插点压控震荡器的线性范围内。

当已校准过的压控震荡器的数目为已知(在上述的例子中为7个)，则可很容易的选出已校准的压控震荡器，并可使得这些被选出的已校准压控震荡器在频率同步系统中被适当的分隔开来。接着提供这些被选出的已校准压控震荡器一预定电压，在本发明的一实施例中该预定电压的值为1.4伏特，但该预定电压的值可视情况再加以调整。该预定电压的值在校准每一内插点压控震荡器的过程中为一定值以节省时间。对于每一已校准的内插点压控震荡器来说，该预定电压下所产生的频率与每一内插点压控震荡器的编号被组合为一(频率，压控震荡器编号)配对并储存于内存中，其它如查询表的类的储存方法亦可用来储存每一(频率，压控震荡器编号)配对，在这个时间点，校准压控震荡器的过程已完成，且频率同步系统已可准备执行步骤350并输入一需求频率。

当该需求频率被输入该频率同步系统后，二个最接近该需求频率的(频率，压控震荡器编号)配对用来执行内插法以得到一预估的压控震荡器编号，该预估的压控震荡器并接着用来产生该需求频率。请特别注意，在频率同步系统中的每一压控震荡器皆连接至一开关，因此在任意的时间点只会同时有一个被选取的压控震荡器用来产生需求频率，且其它未被选取的压控震荡器是与频率同步系统暂时未连接。

本发明披露一调频方法，该方法并适合用于初始频率锁定次数相当受限的多频压控震荡器系统。为了在最短的时间的内可以找到最适合的压控震荡器来产生需求频率，在频率同步系统中事先选出多个压控震荡器以当作内插点。被选出的多个内插点压控震荡器接着以一预定电压来校准，且该多个内插点压控震荡器所产生的频率将伴随着该多个内插点压控震荡器的编号以(频率，压控震荡器编号)配对的形式储存于内存中，每一(频率，压控震荡器编号)配对对应于单一内插点压控震荡器。当频率同步系统输入一需求频率时，藉由选取出二个最接近该需求频率的(频率，压控震荡器编号)配对并执行内插法来找出一最适当的压控震荡器以产生出该需求频率。本发明的方法不需要针对频率同步系统的每一压控震荡器来做校准，且本发明的方法亦不需要以递归搜寻的方式来核对每一压控震荡器对应的频率范围，因此本发明的方法节省了许多不必要的时间，且得到一较佳的初始频率锁定次数。以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明的权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。