一种快速跳频锁定锁相源的制作方法

本发明涉及通信领域，特别是涉及一种快速跳频锁定锁相源。

背景技术：

跳频通信就是载波频率在较宽频带范围内，随机跳变的通信技术，它具有较强的抗干扰性能、抗截获性能、抗衰减性能等优点，同时还能最大限度的利用频谱资源，在军事领域得到了迅速的发展，随着无线通信技术的进步，跳频技术以其独特的优势，迅速扩展到民用领域。

但是，就目前而言，快速跳频源往往采用DDS组合实现，或采用多片锁相源切换，对不同的跳频频率进行锁相，但是这两种方式无疑增加了材料成本，也大大提高了功耗，增加了锁定锁相源的体积。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种快速跳频锁定锁相源，能够快速地进行跳频锁定锁相，具有功耗低、体积小、成本低的优势。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种快速跳频锁定锁相源，包括锁相环电路、调理电路和MCU模块；所述锁相环电路包括分频器、鉴相模块、电荷泵、环路滤波模块、压控振荡器VCO和小数分频器；所述鉴相模块包括鉴相器和MOS开关；

分频器的输入端接入参考信号，分频器的输出端与鉴相器信号输入端连接，鉴相器的信号输出端依次通过电荷泵和环路滤波模块连接到压控振荡器VCO，压控振荡器VCO的输出端分别与调理电路和小数分频器连接，所述小数分频器的输出端与鉴相器的反馈输入端连接；

所述MOS开关的电流输入端连接到环路滤波模块，MOS开关的电流输出端接地，MOS开关的控制输入端与MCU模块连接。

优选地，所述环路滤波模块包括运放A1、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6；所述运放A1的正相输入端连接电荷泵的输出端，第一电容C1的一端连接在运放A1的正相输入端和电荷泵之间，第一电容C1另一端接地，第二电容C2的一端连接在运放A1的正相输入端和电荷泵之间，第二电容C2的另一端依次通过第一电阻R1和第二电阻R2接地，所述第一电阻R1和第二电阻R2的公共端连接到MOS开关的电流输入端；所述运放A1的负相输入端通过第四电阻R4接地，运放A1的输出端通过第六电阻R6连接到压控振荡器VC0；所述运放A1与第六电阻R6的公共端，还通过第五电阻R5连接到运放A1负相输入端和四电阻R4之间；所述第六电阻与压控振荡器VC0的公共端通过第三电容C3接地。

优选地，所述调理电路包括第一滤波器、放大器和第二滤波器，所述第一滤波器的输入端与压控振荡器VCO连接，第一滤波器的输出端通过放大器与第二滤波器连接，由第二滤波器进行信号输出。

优选地，所述跳频锁定锁相源还包括电源模块，所述电源模块分别与锁相环电路、调理电路和MCU模块连接，以实现整个跳频锁定锁相源的供电。

本发明的有益效果是：本发明通过控制MOS开关的通断，能够对电荷泵输出的电流进行调节，进而改变系统环路带宽，实现跳频频率的快速锁定，相比于DDS锁相和多片锁相源切换的方式，具有功耗低、体积小、成本低的优势。

附图说明

图1为本发明的原理框图；

图2为环路滤波模块的电路原理图；

图3快速跳频锁定锁相源的测试系统框图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1所示，一种快速跳频锁定锁相源，包括锁相环电路、调理电路和MCU模块；所述锁相环电路包括分频器、鉴相模块、电荷泵、环路滤波模块、压控振荡器VCO和小数分频器；所述鉴相模块包括鉴相器和MOS开关；

分频器的输入端接入参考信号，分频器的输出端与鉴相器信号输入端连接，鉴相器的信号输出端依次通过电荷泵和环路滤波模块连接到压控振荡器VCO，压控振荡器VCO的输出端分别与调理电路和小数分频器连接，所述小数分频器的输出端与鉴相器的反馈输入端连接；

所述MOS开关的电流输入端连接到环路滤波模块，MOS开关的电流输出端接地，MOS开关的控制输入端与MCU模块连接。

如图2所示，所述环路滤波模块包括运放A1、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6；所述运放A1的正相输入端连接电荷泵的输出端，第一电容C1的一端连接在运放A1的正相输入端和电荷泵之间，第一电容C1另一端接地，第二电容C2的一端连接在运放A1的正相输入端和电荷泵之间，第二电容C2的另一端依次通过第一电阻R1和第二电阻R2接地，所述第一电阻R1和第二电阻R2的公共端连接到MOS开关的电流输入端；所述运放A1的负相输入端通过第四电阻R4接地，运放A1的输出端通过第六电阻R6连接到压控振荡器VC0；所述运放A1与第六电阻R6的公共端，还通过第五电阻R5连接到运放A1负相输入端和四电阻R4之间；所述第六电阻与压控振荡器VC0的公共端通过第三电容C3接地。

所述调理电路包括第一滤波器、放大器和第二滤波器，所述第一滤波器的输入端与压控振荡器VCO连接，第一滤波器的输出端通过放大器与第二滤波器连接，由第二滤波器进行信号输出。

所述跳频锁定锁相源还包括电源模块，所述电源模块分别与锁相环电路、调理电路和MCU模块连接，以实现整个跳频锁定锁相源的供电。

本发明的工作原理如下：根据锁相环原理，压控振荡器VCO返回频率使锁相环的鉴相器两输入端存在频率和相位差，通过锁相环的相位自动跟踪，电荷泵产生电荷控制输出载波的相位跟随参考的相位，使两者的相位差保持在一定的范围内不随时间无限增大，此过程为频率捕获过程(即锁定过程)，捕获时间为锁定时间，捕获时间取决于系统环路带宽，且与环路带宽成反比；而环路带宽正比于电荷泵电流，在本申请中的快速锁定，就是通过对电荷泵输出的电流进行调节来实现的；具体地，锁定过程中，电流作用在环路滤波模块中的阻尼电阻(第一电阻R1和第二电阻R2)上，设R2＝3R1，在锁定过程中,MCU模块控制MOS开关闭合，第一电阻R1与第二电阻R2的公共端对地短路，进而阻尼电阻降低为四分之一，则累积电流扩大16倍，环路带宽扩大4倍，此时，由于捕获时间(锁定时间)与环路带宽成反比，故能够大大减小捕获时间(锁定时间)以达到快速锁定的目的；一段时间后，MCU模块控制MOS开关断开，累积电流回到初值，环路带宽减小以抑制杂散和带外相噪。

本发明对快速跳频锁定锁相源的主要技术指标要求有：

工作频率：1200MHz～1400MHz；

输出功率：≥15dBm；

锁定时间：≤5us；

功耗：≤1W。

为验证本发明是否达到指标要求，利用如图3所示的测试系统，对本申请进行测试，在快速跳锁定锁相源的输入端接入参考信号，输出端接上频谱仪和示波器，并利用直流电源对快速跳锁定锁相源进行供电，利用控制板连接到MCU模块对其进行控制；初始参考源10MHz，功率0dBm，在1200MHZ的跳频频率和1400MHZ的跳频频率时，分别对功率，锁定时间，谐波抑制，功耗进行测试，得到的结果如下表所示：

由此可见，本发明中，功率、锁定时间、谐波抑制、功耗等性能良好，满足技术指标要求。