一种频率源及通信设备的制作方法

本申请涉及通信技术领域，具体涉及一种频率源及通信设备。

背景技术：

频率源是用来提供各种信号的电子设备或电路集合，随着半导体技术的发展，芯片集成化技术在各种频率源方面已有推广，在公网通信和移动通信设备等对于频率源性能要求不是很高的领域，集成化频率源已广泛应用。在专网通信领域，由于指标及性能的要求比较高，集成芯片指标仍达不到要求，频率源大多数仍采用经典的三点式电容振荡电路。目前，专网通信领域的频率源大多采用分立器件搭建的压控振荡器(vco，voltagecontrolledoscillator)与锁相环(pll，phaselockedloop)以及环路滤波器的方案。

本申请的发明人在长期研发中发现，现有双工机型频率源大多采用双路压控振荡器和双路锁相环的方案，收发频率源通路电路原理基本相同，频率源分为发射频率源与接收频率源；在双工状态下，发射频率源与接收频率源处于同时工作的状态，收发切换时，控制系统只是切换频率源后端链路以及相关的开关等，频率源不做控制；这种设计在器件数量、产品功耗以及印制电路板(pcb，printedcircuitboard)面积等方面均不具备优势，成本也相对较高，不利于小型化的发展；在频率切换的锁定时间上，发射与接收状态切换时间不能超过2ms，双路压控振荡器和双路锁相环方案若直接进行频率切换，锁定时间无法小于2ms。

技术实现要素：

本申请主要解决的问题是提供一种频率源及通信设备，能够共用压控振荡器与锁相环，发射与接收频率源不共用环路滤波器，减小电路板面积，缩短锁定时间，节省成本。

为解决上述技术问题，本申请采用的技术方案是提供一种频率源，该频率源包括：处理器、锁相环、环路滤波快锁电路以及压控振荡器，处理器用于产生目标频率和控制信号；锁相环用于根据目标频率与压控振荡器输出的射频信号的频率，输出泵电压给环路滤波快锁电路；环路滤波快锁电路与处理器以及锁相环连接，用于根据控制信号以及泵电压，输出稳定的压控电压；压控振荡器与环路滤波快锁电路以及锁相环连接，用于根据压控电压输出射频信号，并将射频信号发送至锁相环；其中，环路滤波快锁电路包括互相连接的开关和环路滤波电路，开关用于导通锁相环、环路滤波电路以及压控振荡器，环路滤波电路包括多个环路滤波器，使得双工模式下发射和接收频率源分别利用不同的环路滤波器；环路滤波电路用于对泵电压进行滤波，滤除泵电压中的干扰信号，以输出压控电压。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一技术方案是提供一种通信设备，该通信设备包括：频率源、发射机和接收机，频率源分别与发射机和接收机连接，用于为发射机和接收机提供信号，发射机用于利用基带信号调制载波信号，以产生射频信号，并发射出去，接收机用于接收射频信号，并对射频信号进行解调，以得到基带信号，其中，频率源为上述的频率源。

通过上述方案，本申请的有益效果是：通过处理器产生目标频率和控制信号，锁相环根据目标频率与压控振荡器输出的射频信号的频率，输出泵电压给环路滤波快锁电路；环路滤波快锁电路包括互相连接的开关和环路滤波电路，开关将锁相环、环路滤波电路以及压控振荡器导通，形成锁相环路，环路滤波电路对输入的泵电压进行滤波，滤除泵电压中的干扰信号，以输出压控电压；压控振荡器根据压控电压输出射频信号，并将射频信号发送至锁相环，能够使得发射频率源和接收频率源共用压控振荡器与锁相环，且不共用环路滤波器，精简电路设计，减小电路板面积，缩短锁定时间，节省成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：

图1是本申请提供的频率源一实施例的结构示意图；

图2是本申请提供的频率源另一实施例的结构示意图；

图3是本申请提供的频率源另一实施例中环路滤波电路的结构示意图；

图4是本申请提供的通信设备一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

参阅图1，图1是本申请提供的频率源一实施例的结构示意图，该频率源包括：处理器11、锁相环12、环路滤波快锁电路13以及压控振荡器14。

该频率源可以为接收频率源和接收频率源，既可以为接收设备提供信号又可以为发射设备提供信号；处理器11用于产生目标频率和控制信号，并将目标频率发送至锁相环12，生成控制信号以控制锁相环12和环路滤波快锁电路13，该处理器11可以为高性能应用处理器11(omap，openmultimediaapplicationplatform)。

锁相环12与处理器11连接，用于根据目标频率与压控振荡器14输出的射频信号的频率，输出泵电压给环路滤波快锁电路13；本申请中锁相环12包括鉴相器(图中未示出)，未将环路滤波器以及压控振荡器14集成在锁相环12中。

鉴相器对压控振荡器14输出的振荡频率进行分频处理，并将分频处理后的振荡频率与目标频率进行比较，向环路滤波快锁电路13输出泵电压；可以理解地，鉴相器包括用于对振荡频率进行分频处理的分频器以及分别与分频器和处理器11相连的相位比较器，相位比较器对经分频处理的振荡频率和目标频率的相位进行比较，产生对应于两个信号相位差的泵电压。

环路滤波快锁电路13与处理器11以及锁相环12连接，用于根据控制信号以及泵电压，输出稳定的压控电压；环路滤波快锁电路13包括互相连接的开关131和环路滤波电路132，环路滤波电路132包括多个环路滤波器(图中未示出)，使得双工模式下发射和接收频率源分别利用不同的环路滤波器，开关131用于导通锁相环12、环路滤波电路132以及压控振荡器14。

环路滤波电路132用于对泵电压进行滤波，滤除泵电压中的干扰信号，以输出压控电压，环路滤波器为低通滤波器，其可以由电阻、电容以及放大器组成的线性电路，环路滤波电路132的输入为鉴相器的输出电压，它可以滤除泵电压中的高频成分和噪声，输出稳定的压控电压以控制压控振荡器14的频率；环路滤波电路132可以改善泵电压的频谱纯度，提高电路稳定性。

压控振荡器14与环路滤波快锁电路13以及锁相环12连接，构成锁相环路，压控振荡器14用于根据压控电压输出射频信号，并将射频信号发送至锁相环12；压控振荡器14是频率受电压控制的振荡器，在锁相环路中，压控振荡器14的输出作为鉴相器的输入。

在目标频率不变时，随着环路的控制过程，瞬时频差越来越小，当瞬时频差为零时，锁相环路进入锁定，锁定时锁相环路的瞬时角频差为零，进入鉴相器的两个信号频率相同，即压控振荡器14的频率与目标频率相等。

通过比较目标频率与压控振荡器14输出频率之间的相位差，取出与此相位差成正比的电压作为误差电压来控制压控振荡器14的频率，从而使得压控振荡器14输出的频率与目标频率相等。

通过处理器11产生目标频率和控制信号，锁相环12根据目标频率与压控振荡器14输出的射频信号的频率，输出泵电压给环路滤波快锁电路13；环路滤波快锁电路13包括互相连接的开关131和环路滤波电路132，开关131将导通锁相环12、环路滤波电路132以及压控振荡器14导通，形成锁相环路，环路滤波电路132对输入的泵电压进行滤波，滤除泵电压中的干扰信号，以输出压控电压；压控振荡器14根据压控电压输出射频信号，并将射频信号发送至锁相环12，能够使得发射频率源和接收频率源共用锁相环12与压控振荡器14，且不共用环路滤波器，精简电路设计，减小电路板面积，缩短锁定时间，节省成本。

参阅图2，图2是本申请提供的频率源另一实施例的结构示意图，该频率源包括：处理器21、锁相环22、环路滤波快锁电路23以及压控振荡器24。

处理器21用于产生目标频率和控制信号；锁相环22用于根据目标频率与压控振荡器24输出的射频信号的频率，输出泵电压给环路滤波快锁电路23；环路滤波快锁电路23与处理器21以及锁相环22连接，用于根据控制信号以及泵电压，输出稳定的压控电压。

环路滤波快锁电路23包括互相连接的开关231和环路滤波电路232，开关231用于导通锁相环22、环路滤波电路232以及压控振荡器24，环路滤波电路232包括多个环路滤波器，使得双工模式下发射和接收频率源分别利用不同的环路滤波器；环路滤波电路232用于对泵电压进行滤波，滤除泵电压中的干扰信号，以输出压控电压。

开关231为模拟开关，如图3所示，开关231包括第一开关2311和第二开关2312，第一开关2311和第二开关2312分别包括两个控制信号输入端(图中未示出)和三个输出端；第一开关2311分别与处理器21、锁相环22以及环路滤波电路232连接，第二开关2312分别与处理器21、环路滤波电路232以及压控振荡器24连接，第一开关2311和第二开关2312的控制信号输入端分别输入相同的信号，以使得第一开关2311和第二开关2312的输出端输出相同的信号。

根据频率源工作方式的不同，分别采用三个不同的环路滤波器，通过模拟开关进行状态切换，实现环路滤波电路232的接入电路与切换。

环路滤波电路232包括第一环路滤波器2321、第二环路滤波器2322以及第三环路滤波器2323；第一环路滤波器2321、第二环路滤波器2322以及第三环路滤波器2323分别与第一开关2311和第二开关2312连接。

进一步地，第一开关2311的第一管脚、第二管脚以及第三管脚分别与第一环路滤波器2321的输入端、第二环路滤波器2322的输入端以及第三环路滤波器2323的输入端连接，第一管脚、第二管脚以及第三管脚分别为第一开关2311的三个输出端；第二开关2312的第一管脚、第二管脚以及第三管脚分别与第一环路滤波器2321的输出端、第二环路滤波器2322的输出端以及第三环路滤波器2323的输出端连接，第一管脚、第二管脚以及第三管脚分别为第二开关2312的三个输出端。

第一环路滤波器2321包括第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第一电容c1、第二电容c2、第三电容c3、第四电容c4、第五电容c5以及第六电容c6，第一电阻r1、第二电阻r2、第一电容c1、第二电容c2的一端连接至第一开关2311的第一管脚，第一电阻r1的另一端与第三电阻r3的一端连接，第二电阻r2的另一端与第四电阻r4的一端以及第三电容c3的一端连接，第三电阻r3的另一端通过第四电容c4接地，第四电阻r4的另一端与第五电容c5的一端连接至第二开关2312的第一管脚，第一电容c1的另一端接地，第二电容c2的另一端与第一电阻r1的另一端连接，第三电容c3的另一端与第三电阻r3的另一端以及第六电容c6的一端连接，第五电容c5的另一端接地，第六电容c6的另一端接地。

第二环路滤波器2322包括第五电阻r5、第六电阻r6、第七电容c7、第八电容c8以及第九电容c9，第五电阻r5、第六电阻r6以及第七电容c7的一端连接至第一开关2311的第二管脚，第七电容c7的另一端接地，第五电阻r5的另一端通过第八电容c8接地，第六电阻r6的另一端与第九电容c9的一端连接至第二开关2312的第二引脚，第九电容c9的另一端接地。

第三环路滤波器2323包括第七电阻r7、第八电阻r8、第九电阻r9、第十电阻r10、第十电容c10、第十一电容c11、第十二电容c12、第十三电容c13、第十四电容c14以及第十五电容c15，第十电容c10、第十一电容c11、第七电阻r7以及第八电阻r8的一端连接至第一开关2311的第三管脚，第十电容c10的另一端接地，第十一电容c11的另一端与第七电阻r7的另一端连接至第九电阻r9的一端，第九电阻r9的另一端通过第十二电容c12接地，第八电阻r8的另一端与第十三电容c13的一端连接至第十电阻r10的一端，第十三电容c13的另一端与第九电阻r9的另一端连接至第十四电容c14的一端，第十四电容c14的另一端接地，第十电阻r10的另一端与第十五电容c15的一端连接至第二开关2312的第三管脚，第十五电容c15的另一端接地。

压控振荡器24与环路滤波快锁电路23以及锁相环22连接，用于根据压控电压输出射频信号，并将射频信号发送至锁相环22。

在工作模式下，压控振荡器24与锁相环22以及环路滤波快锁电路23长期处于工作状态；处理器21根据设备的收发状态以及单双工状态，分别控制锁相环22的频点、环路滤波快锁电路23的接入状态以及快锁电路233的工作方式，从而实现对频率源的实时控制以及单工和双工模式的控制；在单工和双工模式下，频率源的工作方式有所不同。

当频率源工作于单工模式时，频率切换时间可以在7ms以内，频率源用于为发射设备或者接收设备(图中未示出)提供信号，环路滤波电路232不进行环路选择，固定使用第一环路滤波器2321来进行滤波，此时处理器21控制第一开关2311的第一管脚和第二开关2312的第一管脚输出高电平，第一环路滤波器2321通过第一开关2311与锁相环22连接，第一环路滤波器2321通过第二开关2312与压控振荡器24连接，从而使得锁相环22、第一环路滤波器2321以及压控振荡器24连成一个锁相环路，锁相环路的输出频率根据需要进行切换，提供发射与接收所需的频率源。

由于异频双工设备的工作频率存在差别，在双工模式下，频率切换时间比较短，允许时间在2ms左右，因此需要比较短的频率切换时间；初次使用环路滤波电路232时，快锁电路233会将环路滤波电路232的电压充电至所需电平；当环路滤波电路232保持在所需电平下时，频率源进行频点之间相互切换，即可实现1ms频率切换锁定时间。

在双工模式下，第一环路滤波器2321为接收频率源的环路滤波器，第二环路滤波器2322为状态切换过程中的环路滤波器，第三环路滤波器2323为发射频率源的环路滤波器。

环路滤波快锁电路23工作在双工模式下，环路滤波电路232根据发射状态与接收状态，进行不同环路滤波器之间的切换，快锁电路233根据是否需要快锁功能分别进行不同的操作，锁相环22进行频点切换，实现处理器21对发射频率源与接收频率源的分时锁定，频率切换锁定时间在1ms以内，实现利用单个压控振荡器24实现双工通信频率源。

当频率源工作于双工模式，且快锁电路233处于关闭状态时，在频率源的工作状态转变时，环路滤波电路232根据实际收发状态进行跳接处理，处理器21控制第一开关2311的第二管脚和第二开关2312的第二管脚输出高电平，第二环路滤波器2322通过第一开关2311与锁相环22连接，第二环路滤波器2322通过第二开关2312与压控振荡器24连接；在预设时间后，处理器21控制第一开关2311和第二开关2312的第一管脚输出高电平，以将频率源的工作状态转换为接收状态，或者处理器21控制第一开关2311和第二开关2312的第三管脚输出高电平，以将频率源的工作状态转换为发射状态。

进一步地，当频率源为发射状态时，第一开关2311、第二开关2312以及第三环路滤波器2323接入电路，第一环路滤波器2321与第二环路滤波器2322分别与开关231断开，此时第一环路滤波器2321保持着接收频率源所需的电平，同时快锁电路233会输出相应的电平进行电压维持；当状态切换至接收状态时，快锁电路233输出关闭，接收频率源所需的电平与第一环路滤波器2321维持的电平基本相同，锁相环22便可快速锁定接收频点，锁定时间在1ms以内，实现发射频率源切换至接收频率源异频短时间切换的要求。

当频率源为接收状态时，第一开关2311、第二开关2312以及第一环路滤波器2321接入电路，第三环路滤波器2323与第二环路滤波器2322分别与开关231断开，此时第三环路滤波器2323保持着发射频率源所需的电平，同时快锁电路233会输出相应的电平进行电压维持；当状态切换至发射状态时，快锁电路233输出关闭，发射频率源所需的电平与第三环路滤波器2323维持的电平基本相同，锁相环22便可快速锁定发射频点，锁定时间在1ms以内，实现接收频率源切换至发射频率源异频短时间切换的要求。

为了减少进入频率源进入稳定状态的时间，本实施例中环路滤波快锁电路23还包括快锁电路233以及第三开关234，快锁电路233分别与第三开关234以及处理器21连接，用于对环路滤波电路232充电，第三开关234分别与第一环路滤波器2321和第三环路滤波器2323连接，用于导通快锁电路233与第一环路滤波器2321/第三环路滤波器2323。

第三开关234的第一管脚和第三管脚分别与第一环路滤波器2321和第三环路滤波器2323连接，第三开关234的第二管脚接地；具体地，第三开关234的第一管脚和第三管脚分别与第二开关2312的第一管脚和第三管脚连接。

当频率源工作于双工模式，且快锁电路233处于开启状态时，当发射源处于发射状态时，处理器21控制第三开关234的第一管脚输出高电平，快锁电路233对第一环路滤波器2321进行电压保持，以使得第一环路滤波器2321的输出电压为预设第一电压值；在发射源处于接收状态时，处理器21控制第三开关234的第三管脚输出高电平，快锁电路233对第三环路滤波器2323进行充电，以使得第三环路滤波器2323的输出电压为预设第二电压值。

进一步地，环路滤波快锁电路23可以分别启动发射快锁模式或接收快锁模式。

在双工准备阶段，环路滤波快锁电路23启动接收快锁模式，快锁电路233对第一环路滤波器2321进行充电，维持第一环路滤波器2321的电平为接收频率源所对应的电平；当进入接收状态时，处理器21为锁相环22配置接收的频率，即可实现接收频率源的稳定。

在进入发射阶段，环路滤波快锁电路23启动发射快锁模式，快锁电路233对第三环路滤波器2323进行充电，维持第三环路滤波器2323的电平为发射频率源所对应的电平；当进入发射状态时，处理器21为锁相环22配置发射的频率，即可实现发射频率源的稳定。

此外，频率源还可包括发射缓冲器、与发射缓冲器连接的发射链路、接收缓冲器以及与接收缓冲器连接的接收链路(图中未示出)，缓冲器(包括发射缓冲器和接收缓冲器)用于暂时存放压控振荡器24发送的信号。

由于采用单个压控振荡器24，避免双路压控振荡器24的调试优化，工作量减少一半，第一环路滤波器2321与第三环路滤波器2323的电路参数可以相同，避免发射频率源与接收频率源双路闭环调试，缩短产品开发周期。

在一具体的实施例中，对于对讲机来说，其包括一个面积为30*50mm²的微型双工对讲机系统，其包括完整的射频通路以及控制系统，外接麦克风与扬声器即可进行双工业务及通话，其频率源采用本实施例中的频率源，频率源节省40％左右的面积，为对讲机模块设计提供保障，同时在频率源的发展过程中也是小型化一个重要的转折点。

采用单个锁相环22和单个压控振荡器24的方案，发射与接收共用单个锁相环22和单个压控振荡器24，发射与接收不共用环路滤波器，在电路设计、功耗消耗、pcb面积以及成本方面均比双工机型频率源方案要好，pcb面积比双工机型频率源方案节省约40％，有利于频率源的小型化与集成化发展，频率源成本降低有50％左右，对产品的价格竞争以及降低成本很有帮助。在发射与接收状态相互切换时间方面，单个锁相环22和单个压控振荡器24的方案采用开关231、环路滤波电路232电压保持以及频率切换锁定时间技术，保证发射与接收状态相互切换时间在1ms以内，解决了发射与接收状态相互切换时间不够的问题。

参阅图4，图4是本申请提供的通信设备一实施例的结构示意图，该通信设备包括频率源41、发射机42和接收机43。

频率源41分别与发射机42和接收机43连接，用于为发射机42和接收机43提供信号，发射机42用于利用基带信号调制载波信号，以产生射频信号，并发射出去；接收机43用于接收射频信号，并对射频信号进行解调，以得到基带信号，其中，频率源为上述实施例中的频率源。

以上仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。