一种具有锁相环的测量装置的制造方法【
技术领域：
】[0001]本发明涉及测量、测试
技术领域：
，特别是涉及一种具有锁相环的测量装置。【
背景技术：
】[0002]在测量、测试领域中，锁相环(PLL，PhaseLockedLoop)是很多测量仪器中重要的组成部分，比如射频信号源、频谱分析仪、矢量信号发生器等测量装置中均用到了锁相环。[0003]在射频信号源中，例如专利号为US8044725的美国专利“Signalgeneratorwithdirectly-extractableDDSsignalsource”就公开了一种射频信号源,其中锁相环用于产生一定频率范围的射频信号，然后再进行倍频/分频而最终作为输出射频信号。[0004]在频谱分析仪中，通常第一本振均采用锁相环构成，以产生一定频率范围的射频信号，与频谱分析仪输入端输入的被测信号进行混频，得到中频信号。例如专利申请号为201210428646.0的中国公开专利申请文件中，就公开了一种频谱分析仪，它的第一本振采用锁相环实现，它的输出信号范围覆盖频谱分析仪的射频信号输入范围。[0005]锁相环具有固定的电路结构，例如专利申请号为201110431516.8、201110431636.8等中国公开专利申请文件中就公开了关于锁相环的电路结构。参考附图1，示出了一种锁相环100的电路结构，锁相环100包括一个参考信号产生单元101、一个鉴相单元102、一个压控振荡器103、一个分频器104，还可以包括一个控制单元106，在所述鉴相单元102和压控振荡器103之间还可以设置有环路滤波器105。[0006]其中，所述参考信号产生单元101的输出端与所述鉴相单元102的第一输入端连接，所述鉴相单元102的第二输入端与所述分频器104的输出端连接，所述鉴相单元102的输入端与所述环路滤波器105的输入端连接，所述环路滤波器105的输出端与压控振荡器103的输入端连接，所述压控振荡器103的输出端与所述分频器104的输入端连接，控制单元106则分别控制所述参考信号产生单元101和分频器104，所述压控振荡器103的输出端还作为锁相环100的输出端输出信号。[0007]当所述锁相环工作时，所述控制单元106控制参考信号产生单元101产生一路参考信号，并配置给分频器104具体的分频比，鉴相单元102则实现参考信号和分频器104的输出信号的鉴相，并根据鉴相结果输出信号，环路滤波器105进行滤波，最终输出给压控振荡器103，压控振荡器103根据输入信号幅度的不同而输出不同频率的信号。[0008]但是，当测量装置需要锁相环100输出的信号由一个频率切换到另一个频率时，锁相环并不能立刻实现该切换步骤，这是因为锁相环100的压控振荡器103输出的信号受鉴相单元102的鉴相结果的控制，而在频率切换时，分频器104输出的信号并不能立刻符合要求，鉴相单元102的两路输入信号之间的相位是逐渐收敛的，最终鉴相单元102才能输出符合要求的鉴相信号给压控振荡器103，压控振荡器103才能输出指定频率的信号，此时锁相环100才能正常工作。[0009]锁相环100的这种在频率切换时逐渐收敛的过程也是测量装置的一个指标，被称为频率切换时间，具体定义是频率稳定到预设频率的某个范围内所需的时间。测量装置为了更准确的获得测量数据，一般都会标注该频率切换时间，或者检测锁相环100是否正常工作，并输出一个正常工作的信号，通常是一个脉冲，告知用户此时测量装置已经正常工作。[0010]而为了实现上述目的，专利申请号为02106050.9中国专利申请公开了一种锁相检测电路，该锁相检测电路利用计数器分别对输入给鉴相器的两路输入信号(即参考信号和分频器的反馈信号)进行计数，当参考信号和反馈信号的频率相等时两个计数器的数值相等，当两个计数器的计数数值相等时用第三个计数器开始计数，并计数一定数值得到锁相环的锁定状态。这种方法并不能适用于目前的测量装置的要求，原因是目前的测量装置中的锁相环一般都输出很高频率的信号(都在GHz以上)，一般其鉴相频率(即输入给鉴相器的信号的频率)也都比较高，现有的计数器难以有效实现对高频率的信号的准确计数，使得检测不够准确，不适用于测量装置中。【
发明内容】[0011]为了解决上述问题，本发明提供了一种具有锁相环的测量装置，可以准确实现对锁相环的锁定状态进行检测的方案，且电路实现简单。[0012]本发明所述的具有锁相环的测量装置包括:一个参考信号产生单元、一个鉴相单兀、一个压控振荡器、一个分频器，[0013]所述参考信号产生单元的输出端与所述鉴相单元的第一输入端连接，所述鉴相单元的输出端与所述压控振荡器的输入端连接，所述压控振荡器的输出端与所述分频器的输入端连接，所述分频器的输出端与所述鉴相单元的第二输入端连接；[0014]还包括第一整形钳位电路、第二整形钳位电路、加减运算单元、检波比较电路，[0015]所述第一整形钳位电路的输入端连接到所述参考信号产生单元的输出端和所述鉴相单元的第一输入端之间，所述第二整形钳位电路连接到所述分频器的输出端和所述鉴相单元的第二输入端之间，[0016]所述加减运算单元的两个输入端分别连接到所述第一整形钳位电路和所述第二整形钳位电路的输出端，且所述第一整形钳位电路和所述第二整形钳位电路的输出端输出的信号为相同形状的信号，[0017]所述检波比较电路的输入端连接到所述加减运算单元的输出端，所述检波比较电路将所述加减运算单元输出的信号与一个阈值电压进行比较，输出比较结果。[0018]本发明所述的具有锁相环的测量装置中，在锁相环工作时，所述第一整形钳位电路和第二整形钳位电路分别对所述参考信号产生单元产生的参考信号和分频器产生的反馈信号进行整形钳位处理，输出相同形状的处理后信号，该两路信号形状相同、且具有固定的幅度，因此可以进行加/减运算，得到一个加/减运算后的值，然后对加/减运算后的值进行检波比较处理，设置一个阈值电压，使加/减运算后的值与该阈值电压进行比较，根据比较结果来判断锁相环是否锁定，整个过程将信号的相位转换为电压值，然后对电压值进行判断处理，检测结果准确，电路简单。[0019]作为一个举例说明，本发明所述的具有锁相环的测量装置中，所述第一整形钳位电路和所述第二整形钳位电路输出端输出的信号为相同形状、相同幅度的信号。[0020]作为一个举例说明，本发明所述的具有锁相环的测量装置中，所述第一整形钳位电路和所述第二整形钳位电路输出的相同形状、相同幅度的信号均为方波信号。[0021]作为一个举例说明，本发明所述的具有锁相环的测量装置中，所述加减运算单元为加法电路或减法电路。[0022]作为一个举例说明，本发明所述的具有锁相环的测量装置中，所述检波比较电路包括依次串联连接的一个检波电路、一个低通滤波器和一个比较器，所述比较器的比较电压即为所述阈值电压。[0023]作为一个举例说明，本发明所述的具有锁相环的测量装置中，当所述第一整形钳位电路和所述第二整形钳位电路输出的信号为相同形状、相同幅度的信号时，所述比较器的比较电压为所述第一整形钳位电路或第二整形钳位电路输出的信号的幅度值。[0024]作为一个举例说明，本发明所述的具有锁相环的测量装置中，在至少所述第一整形钳位电路和所述第二整形钳位电路之一的输入端处还设置有移相器。[0025]作为一个举例说明，本发明所述的具有锁相环的测量装置中，所述第一整形钳位电路和所述第二整形钳位电路均包括一个电容、一个电阻和一个反相器，所述电容串接在所述反相器的输入端，所述电阻连接在所述反相器的输入端和输出端之间。[0026]作为一个举例说明，本发明所述的具有锁相环的测量装置中，所述第一整形钳位电路和所述第二整形钳位电路中的反相器由同一反相器芯片中的两个相同反向器实现。[0027]作为一个举例说明，本发明所述的具有锁相环的测量装置中，所述鉴相单元采用三态鉴相器。[0028]本发明提供的具有锁相环的测量装置能够准确检测锁相环的锁定状态，电路实现简单，适用于各种类型的鉴相器，且成本较低。【附图说明】[0029]图1是本发明【
背景技术：
】中锁相环100的电路原理图；[0030]图2是本发明的测量装置200的电路原理图；[0031]图3是本发明的测量装置200的又一电路原理图；[0032]图4是本发明的测量装置200的参考信号和反馈信号的关系示意图；[0033]图5是本发明的测量装置200中移相器的电路原理图；[0034]图6是本发明的测量装置200的又一电路原理图。【具体实施方式】[0035]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和【具体实施方式】对当前第1页1 2 3