较，从而完成了锁相环的跟踪合成过程，另一路压控振荡器的输出信号经过K分频器分频后产生所需要的频率。分数分频器由两个寄存器控制，分别为19bit的整数寄存器(用于存储P的整数部分)和24bit的小数寄存器(用于存储P的小数部分)。
[0033]本实用新型实施例中，晶振产生的信号经集成在IC芯片中的参考缓冲区送入到R分频器。参考缓冲区内部偏置，且在端口内部阻抗为100Ω，因此为了使端口为50Ω阻抗匹配，外部参考时钟输入时需对地接100 Ω电阻，再经过交流耦合电容连接到IC芯片的时钟输入脚。鉴相器在锁定状态时，两个输入端的平均频率和相位相等，鉴相器比较两个输入端的信号相位差控制电荷泵的输出电流。本实用新型实施例中，晶振的频率为50MHz，对于所述分数分频器，P的整数部分的取值范围为20至524284 ;对于所述K分频器，K = I或K=2, 4, 6,…62。
[0034]下面通过一具体实施例来示例本实用新型的实现和寄存器设置。
[0035]将压控振荡器输出信号的频率表示为fv。。，将晶振的输出频率表示为fMf。对于分数分频器来说，将P的整数部分表示为Nint (整数分频比)，将P的小数部分表示为Nfra。。将频率合成器输出频率(K分频器输出信号频率)表示为fwt，此时，则有以下公式
[0036]fvco= (f ref/R) X (Nint+Nfrac) = fint+ffrac
[0037]fout= f vco/K
[0038]其中，K=I (K= I 时表示输出基频信号)或K = 2，4，6，…62?fint= (fref/R) XNint，ffrac= (f ref/R) XNfraco Nfra。的取值为0.0至0.99999。R表示参考输入分频比，f ref是输入参考温补频率，fpd是鉴相频率，fpd= fMf/R。
[0039]本实用新型实施例中，f；ef= 50MHz，设频率合成器输出频率f out为156.8MHz，令 K = 18，R = 1，则 fvc。= 156.8MHzX 18 = 2822.4MHz，f pd= f ref/R = 50MHz。因为2822.4MHz + 50MHz = 56.448，则 Nint= 56，Nfrac= 0.448，用 round()表示四舍五入，由于round (0.448 X 224) = round (7516192.768) = 7516193，则 Nfra。在 24 位小数寄存器的数值为 7516193。此时，fvco= (50e6/l) X (56+7516193/2 24) = 2822.4MHz+0.691Hz，fout =fvco/18 = 156.8MHz+0.038Hz。此时，P的整数部分Nint以二进制数56d写入19位整数寄存器中，P的小数部分Nfra。以二进制数7516193d写入24位小数寄存器中，0.038Hz的量化频率误差在此设计中可忽略。
[0040]FPGA采用SPI接口向外输出寄存器控制信号。参照图4，为本实用新型中FPGA控制数字寄存器的配置时序图。此时，数字寄存器初始化配置及顺序如下，
[0041]REG10x02000002:CEN 管脚硬件使能
[0042]REG20x04000002:鉴相频率为 50MHz，R 分频比为 I
[0043]REG30x06000070:初始化频率156.8MHz，压控振荡器输出频率为2822.4MHz，整数分频比为56
[0044]REG50x0A001220:送到压控振荡器的2号寄存器，初始化频率156.8MHz，压控振荡器输出频率为2822.4MHz,输出分频比K = 18
[0045]REG50x0A001F30:送到压控振荡器的3号寄存器，配置输出方式。
[0046]REG50x0A009B70:送到压控振荡器的7号寄存器，配置输出幅度(最大输出)
[0047]REG50x0A005A00:送到压控振荡器的O号寄存器，配置手动选择压控状态下的压范围。
[0048]REG90xl261DAB4:配置充放电泵电流
[0049]REGA 0xl400400C:配置手动/自动选择压控范围(400C为自动，900C为手动)。
[0050]REG40x08E56042:初始化频率156.8MHz，VCO输出频率为2822.4MHz,分频比小数部分为0.448。
[0051]其他寄存器为默认值。改变频率只需改变相应有变化的寄存器，从而可缩短送数时间。
[0052]参照图5a，为本实用新型在频率跨度为IMHz时的输出频谱测试图；参照图5b，为本实用新型在频率跨度为200KHZ时的输出频谱测试图；参照图5c，为本实用新型在频率跨度为50KHz时的输出频谱测试图。图5a至图5c中，横轴表示频率合成器的输出频率，纵轴表示频率合成器的输出电平，单位为dBm。参照图6，为本实用新型的相位噪声测试结果示意图。图6中，横轴表示与频率合成器输出信号频率的频率间隔，纵轴表示IHz带宽内单边带相位噪声功率，单位为dBc/Hz。
[0053]本实用新型实施例中，IC芯片可以通过寄存器控制设置两种可调压控中心频率校准方式:自动校准和手动校准。自动校准模式的工作原理是将压控振荡器控制电压固定在电荷泵输出最大电压值的1/2处，然后计算出空转压控频率，同时计算出实现最接近所需频率的空转输出频率的设置值，并将其写入寄存器中。手动校准的工作原理是设计出实现最接近所需频率的空转频率的设置，并在改变频率时直接将设置值写入寄存器实现相位锁定。由于自动校准模式在每一次改变频率时都要进行自动计算过程(即使同一频率值)，因此在锁定时间上较手动校准要慢，但自动校准较之手动校准的准确性更高，因此根据设计需要可酌情选择使用自动校准或手动校准模式。参照图7a，为本实用新型的压控振荡器采用手动校准方式时频率合成器的锁定时间的第一测试示意图，参照图7b，为本实用新型的压控振荡器采用自动校准方式时频率合成器的锁定时间的测试示意图，参照图7c，为本实用新型的压控振荡器采用手动校准方式时频率合成器的锁定时间的第二测试示意图。图7a至图7c中，横轴表示时间，纵轴表示频率，横轴上空心三角表示频率合成器输出频率开始进行锁定的时间，实心三角表示频率合成器输出频率结束锁定的时间。可以看出，手动校准较之自动校准锁定时间快，对于手动校准方式，最接近所需频率的空转输出频率的设置值不同是，同一频率间隔的锁定时间快慢也不同。本实用新型能够产生154?212MHz的频率源，其频率分辨率为25KHz，频段内杂散不大于_80dB，相位噪声不大于-120dBc/HzOlOkHz、-150dBc/Hz@lMHz，锁定时间全频段不大于90us。
[0054]显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
【主权项】
1.一种超短波跳频电台用频率合成器，其特征在于，包括:晶振、R分频器、鉴相器、电荷泵、环路滤波器、压控振荡器、K分频器、以及分数分频器，R和K分别为大于O的自然数；所述晶振的输出端电连接R分频器的输入端，所述R分频器的输出端电连接鉴相器的第一输入端，所述鉴相器的输出端电连接电荷泵的输入端；所述电荷泵的输出端电连接环路滤波器的输入端，所述环路滤波器的输出端电连接压控振荡器的输入端；所述压控振荡器的输出端分别电连接K分频器的输入端和分数分频器的输入端，所述分数分频器的输出端电连接所述鉴相器的第二输入端，所述分数分频器的输出信号频率为其输入信号频率的P倍，P大于I ;所述K分频器的输出端输出的信号的频率为所述频率合成器输出频率。
2.如权利要求1所述的一种超短波跳频电台用频率合成器，其特征在于，所述压控振荡器的两端并联有开关电容阵列。
3.如权利要求2所述的一种超短波跳频电台用频率合成器，其特征在于，所述开关电容阵列由多个并联的开关电容支路组成，每个开关电容支路并联接在所述压控振荡器的两端，所述每个开关电容支路由一个电容和一个开关串接而成； 所述超短波跳频电台用频率合成器还包括FPGA、以及用于控制开关电容阵列的每个开关的通断的数字寄存器，所述FPGA的时钟输入端电连接所述晶振的输出端，所述FPGA的寄存器控制信号输出端电连接所述数字寄存器的控制端。
4.如权利要求1所述的一种超短波跳频电台用频率合成器，其特征在于，所述R分频器、鉴相器、电荷泵、压控振荡器、K分频器和分数分频器集成在同一个IC芯片上。
5.如权利要求1所述的一种超短波跳频电台用频率合成器，其特征在于，所述晶振为温度补偿晶体振荡器，所述环路滤波器为低通滤波器。
6.如权利要求1所述的一种超短波跳频电台用频率合成器，其特征在于，所述晶振的频率为50MHz，对于所述分数分频器，P的整数部分的取值范围为20至524284 ;对于所述K分频器，K = I 或 K = 2，4，6，-62ο
【专利摘要】本实用新型涉及频率合成器技术领域，公开了一种超短波跳频电台用频率合成器。该超短波跳频电台用频率合成器中，晶振的输出端电连接R分频器的输入端，R分频器的输出端电连接鉴相器的第一输入端，鉴相器的输出端电连接电荷泵的输入端；电荷泵的输出端电连接环路滤波器的输入端，环路滤波器的输出端电连接压控振荡器的输入端；压控振荡器的输出端分别电连接K分频器的输入端和分数分频器的输入端，分数分频器的输出端电连接所述鉴相器的第二输入端，分数分频器的输入信号频率为其输出信号频率的P倍，P大于1且P可以是分数；K分频器的输出端输出信号频率为频率合成器输出频率。
【IPC分类】H03L7-18
【公开号】CN204272083
【申请号】CN201420811724
【发明人】孙媛媛, 杨斌, 陈斐, 黄文杰, 尹明奇, 蒲云龙, 帅奇, 周强
【申请人】陕西烽火实业有限公司
【公开日】2015年4月15日
【申请日】2014年12月18日