基于FPGA的电压控制LC振荡器的制作方法

本实用新型涉及一种电压控制LC振荡器，特别涉及一种基于FPGA的电压控制LC振荡器。

背景技术：

近年来，随着无线通信技术的飞速发展，使市场对射频集成电路产生了巨大的需求。在射频电路中，压控振荡器占有非常重要的地位，它是锁相环、时钟恢复电路以及频率综合器的重要组成电路，因此设计高性能的电压控制振荡器对通信系统的性能提高有十分重要的意义；电压控制LC振荡器是如今使用非常广泛的一类电子器件，为电—光转换电路、移动式手持设备提供了很好的解决方案，现有的电压控制LC振荡器存在需求外加输入信号控制、锁定频率精度不高带、带宽不够等缺点。

技术实现要素：

本实用新型提供的基于FPGA的电压控制LC振荡器，不需要外加输入信号的控制，且具有锁定频率精度高、带宽宽的优点。

本实用新型为达到上述目的所采用的技术方案是：

基于FPGA的电压控制LC振荡器，包括FPGA扩展板、鉴相器电路、前置分频电路、低通滤波电路、压控振荡电路、功率放大电路、峰值检波电路和液晶显示器，其特征在于所述的前置分频电路、鉴相器电路、低通滤波电路、压控振荡电路、功率放大电路、峰植检波电路、FPGA扩展板和液晶显示器依次连接且峰值检波电路与FPGA护展板之间采用AD采样电路连接，所述的压控振荡电路、前置分频电路、FPGA扩展板、鉴相器电路依次连接，压控振荡电路产生的振荡频率经前置分频电路分频后，前置分频电路将所分频率传送到鉴相器电路，FPGA扩展板控制鉴相器电路的锁定频率，鉴相器电路通过低通滤波电路控制压控振荡电路的振荡频率，使压控振荡电路的振荡频率与鉴相器电路的锁定频率相等，FPGA扩展板将输出频率及幅度通过液晶显示器显示，功率放大电路将压控振荡电路的振荡频率放大后作为载波输出。

优选的，压控振荡电路中采用MC1648芯片和4个MV2105变容二极管，4个MV2105变容二极管通过头对头并联的方式连接，增大变容的范围，通过低通滤波电路输出一个控制电压改变MV2105变容二极管的容值，从而改变MC1648芯片OUT脚的输出频率，压控振荡电路引入交流电压串联负反馈并利用MC1648芯片的AGC脚的自动增益控制来调节振荡器的振荡幅度使输出幅度稳定在1.0V。

优选的，鉴相器电路中采用MC145152芯片，MC145152芯片的MC脚和Fin脚分别与前置分频电路中的MC12022芯片的MC脚和OUT脚相连，MC12022芯片将压控振荡频率经63/64分频，从MC12022芯片的OUT脚输送到MC145152芯片的Fin脚将前置分频电路中所分频率输入到MC145152芯片，FPGA扩展板通过控制MC145152芯片的A0~A5脚和N0~N9脚的电平控制锁定频率，MC145152芯片的Fr脚和Fv脚将锁定频率和前置分频电路所分频率输送到低通滤波电路。

优选的，低通滤波电路使用精密运放，将MC145152芯片的Fr脚和Fv脚分别与精密运放的反相端和同相端相连，通过精密运放有源滤波和RC无源滤波，同时MC145152芯片比较Fr脚和Fv脚的频率，输出一个高低电平，精密运放的输出端与压控振荡电路的MV2105变容二极管相连，通过控制MV2105变容二极管的容值，最终控制输出振荡频率。

优选的，功率放大电路分两级，前一级采用9018功放管，工作在甲类，电感耦合式输出，连接峰值检波电路，末级采用3DA5109功放管，输入端采用电容直接耦合，工作在丙类，将输出振荡频率的输出功率增大。

优选的，峰值检波电路采用运放LM358，运放LM358将采样的小信号电压放大一定的倍数后输送到FPGA扩展板，FPGA扩展板将采样频率的幅度和频率通过液晶显示器显示。

本实用新型包括FPGA扩展板、鉴相器电路、前置分频电路、低通滤波电路、压控振荡电路、功率放大电路、峰值检波电路、液晶显示器，压控振荡电路产生的振荡频率经前置分频电路分频后，前置分频电路将所分频率传送到鉴相器电路，FPGA扩展板控制鉴相器电路的锁定频率，鉴相器电路通过低通滤波电路控制压控振荡电路的振荡频率，最终使压控振荡电路的振荡频率与鉴相器电路的锁定频率相等，实现频率锁定，同时FPGA扩展板将输出频率及幅度通过液晶显示器显示，功率放大电路将振荡频率放大后作为载波输出。其中通过FPGA扩展板进行锁定频率的控制，不需要外加输入信号的控制，且整个电路由集成芯片和集成电路构成，提高锁定频率的精度，压控振荡电路中采用变容二极管并联的方式增加了输出频率带宽，使本实用新型具有锁定频率精度高、带宽宽的优点。

附图说明

图1为本实用新型的整体框图。

图2为压控振荡电路图。

图3为鉴相器电路图。

图4为前置分频电路图。

图5为低通滤波电路图。

图6为功率放大电路图。

图7为峰值检波电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施例作详细介绍。

如图1所示，基于FPGA的电压控制LC振荡器，包括FPGA扩展板、鉴相器电路、前置分频电路、低通滤波电路、压控振荡电路、功率放大电路、峰值检波电路和液晶显示器，其特征在于所述的前置分频电路、鉴相器电路、低通滤波电路、压控振荡电路、功率放大电路、峰植检波电路、FPGA扩展板和液晶显示器依次连接且峰值检波电路与FPGA护展板之间采用AD采样电路连接，所述的压控振荡电路、前置分频电路、FPGA扩展板、鉴相器电路依次连接，压控振荡电路产生的振荡频率经前置分频电路分频后，前置分频电路将所分频率传送到鉴相器电路，FPGA扩展板控制鉴相器电路的锁定频率，鉴相器电路通过低通滤波电路控制压控振荡电路的振荡频率，使压控振荡电路的振荡频率与鉴相器电路的锁定频率相等，FPGA扩展板将输出频率及幅度通过液晶显示器显示，功率放大电路将压控振荡电路的振荡频率放大后作为载波输出。

如图2所示，压控振荡电路中采用MC1648芯片和4个MV2105变容二极管，4个MV2105变容二极管通过头对头并联的方式连接，增大变容的范围，通过低通滤波电路输出一个控制电压改变MV2105变容二极管的容值，从而改变MC1648芯片OUT脚的输出频率，压控振荡电路引入交流电压串联负反馈并利用MC1648芯片的AGC脚的自动增益控制来调节振荡器的振荡幅度使输出幅度稳定在1.0V。

如图3和图4所示，鉴相器电路中采用MC145152芯片，MC145152芯片的MC脚和Fin脚分别与前置分频电路中的MC12022芯片的MC脚和OUT脚相连，MC12022芯片将压控振荡频率经63/64分频，从MC12022芯片的OUT脚输送到MC145152芯片的Fin脚将前置分频电路中所分频率输入到MC145152芯片，FPGA扩展板通过控制 MC145152芯片的A0~A5脚和N0~N9脚的电平控制锁定频率，MC145152芯片的Fr脚和Fv脚将锁定频率和前置分频电路所分频率输送到低通滤波电路。

如图5所示，低通滤波电路使用精密运放，将MC145152芯片的Fr脚和Fv脚分别与精密运放的反相端和同相端相连，通过精密运放有源滤波和RC无源滤波，同时比较Fr脚和Fv脚的频率，输出一个高低电平，精密运放的输出端与压控振荡电路的MV2105变容二极管相连，通过控制MV2105变容二极管的容值，最终控制输出振荡频率。

如图6所示，功率放大电路分两级，前一级采用9018功放管，工作在甲类，电感耦合式输出，连接峰值检波电路，末级采用3DA5109功放管，输入端采用电容直接耦合，工作在丙类，将输出振荡频率的输出功率增大。

如图7所示，峰值检波电路采用运放LM358，运放LM358将采样的小信号电压放大一定的倍数，输出接FPGA扩展板，FPGA扩展板将采样的频率的幅度和频率通过液晶显示器显示。

以上所述的基于FPGA的电压控制LC振荡器，通过FPGA扩展板进行锁定频率的控制，不需要外加输入信号的控制，且整个电路由集成芯片和集成电路构成，提高锁定频率的精度，压控振荡电路中采用变容二极管并联的方式增加了输出频率带宽，使本实用新型具有锁定频率精度高、带宽宽的优点。

以上结合附图对本实用新型实施例的技术方案进行完整描述，需要说明的是所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。