数字锁相环的电压预置装置、频率合成器及电子通信装置的制作方法

1.本实用新型涉及数字锁相频率合成技术领域，特别是涉及一种数字锁相环的电压预置装置、数字锁相频率合成器及电子通信装置。


背景技术：

2.随着通信技术和雷达技术的迅速发展，对电子系统的性能提出了更高要求，而作为电子系统心脏的数字锁相频率合成器尤其关键，其中，跳频时间是其关键技术指标之一。尤其在军用电子系统中，由于电子系统对抗的需要，要求合成频率源能够在宽频带下快速跳频，即要求跳频时间越来越短，其中，减小频差是改善数字锁相频率合成器跳频时间的有效方法。
3.当前通过压控振荡器叠加电压法改善跳频时间，该方法通过调节压控振荡器调谐端记录频率对应的电压作为初始锁定电压，通过调节该初始锁定电压实现调节频差，但是由于所调节的初始锁定电压的精度较低，因此调节后的频差仍较大，无法有效改善跳频时间。
4.由此可见，如何改善跳频时间是本领域技术人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种数字锁相环的电压预置装置、数字锁相频率合成器及电子通信装置，用于减小数字锁相环的频差，改善跳频时间。
6.为解决上述技术问题，本实用新型提供一种数字锁相环的电压预置装置，包括：模数转换器1、控制器2、数模转换器3、晶体振荡器4和加法器5；
7.模数转换器1与数字锁相环6连接，用于将数字锁相环6的初始锁定电压的模拟量转换为初始锁定电压的数字量；
8.控制器2与模数转换器1连接，用于将模数转换器1转换后的初始锁定电压的数字量发送至数模转换器3，以便于数模转换器3将控制器2发送的初始锁定电压的数字量转换为初始锁定电压的模拟量；
9.晶体振荡器4与数字锁相环6连接，用于为数字锁相环6提供参考频率；
10.加法器5与数模转换器3连接，用于将数字锁相环6根据提取的输出信号的频率和参考频率的比较结果产生的误差电压和转换后的初始锁定电压的模拟量相加，得到预置电压，以通过预置电压调谐数字锁相环6。
11.优选地，晶体振荡器4为恒温晶体振荡器。
12.优选地，封装模数转换器1、控制器2和数模转换器3。
13.解决上述技术问题，本实用新型还提供一种数字锁相频率合成器，包括上述数字锁相环的电压预置装置。
14.优选地，还包括与数字锁相环的电压预置装置连接的数字锁相环6；
15.数字锁相环6包括压控振荡器7、耦合器8、鉴频鉴相器9和环路滤波器 10；
16.压控振荡器7与加法器5连接，压控振荡器7与模数转换器1连接，用于为模数转换器1提供初始锁定电压的模拟量；
17.耦合器8与压控振荡器7连接，用于提取压控振荡器7的输出信号；
18.鉴频鉴相器9与耦合器8和晶体振荡器4连接，用于比较耦合器8提取的输出信号的频率和晶体振荡器4提供的参考频率，并根据比较结果产生误差电压；
19.环路滤波器10与鉴频鉴相器9连接，环路滤波器10与加法器5连接，用于对鉴频鉴相器9产生的误差电压进行滤波，并将滤波后的误差电压发送至加法器5。
20.优选地，还包括与耦合器8和鉴频鉴相器9连接的分频器11，用于校准耦合器8提供的输出信号的频率，并将校准后的输出信号的频率发送至鉴频鉴相器9。
21.解决上述技术问题，本实用新型还提供一种电子通信装置，包括上述数字锁相频率合成器。
22.优选地，还包括与数字锁相频率合成器连接的显示屏。
23.本实用新型所提供的数字锁相环的电压预置装置，包括模数转换器、控制器、数模转换器、晶体振荡器和加法器；模数转换器与数字锁相环连接，用于将数字锁相环的初始锁定电压的模拟量转换为初始锁定电压的数字量；控制器与模数转换器连接，用于将模数转换器转换后的初始锁定电压的数字量发送至数模转换器，以便于数模转换器将控制器发送的初始锁定电压的数字量转换为初始锁定电压的模拟量；晶体振荡器与数字锁相环连接，用于为数字锁相环提供参考频率；加法器与数模转换器连接，用于将数字锁相环根据提取的输出信号的频率和参考频率的比较结果产生的误差电压和转换后的初始锁定电压的模拟量相加，得到预置电压，以通过预置电压调谐数字锁相环。本实用新型采用模数转换方式获取初始锁定电压，相较于传统的粗测初始锁定电压的方法，测得的初始锁定电压精度更高，因此，基于初始锁定电压获得的预置电压的精度更高，通过该预置电压调节压控振荡器能够有效减小数字锁相环的频差，改善跳频时间。
24.另外，本实用新型还提供一种数字锁相频率合成器，包括上述提到的数字锁相环的电压预置装置，效果同上。
25.此外，本实用新型还提供一种电子通信装置，包括数字锁相频率合成器，效果同上。
附图说明
26.为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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。
27.图1为本实用新型提供的一种数字锁相环的电压预置装置的结构图；
28.图2为本实用新型提供的一种数字锁相频率合成器的结构图。
29.附图标记如下：1为模数转换器、2为控制器、3为数模转换器、4为晶体振荡器、5为加法器、6为数字锁相环、7为压控振荡器、8为耦合器、9为鉴频鉴相器、10为环路滤波器、11为分频器。
具体实施方式
30.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部实施例。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前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护范围。
31.本实用新型的核心是提供一种数字锁相环的电压预置装置、数字锁相频率合成器及电子通信装置，用于减小数字锁相环的频差，改善数字锁相频率合成器的跳频时间。
32.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。
33.需要说明的是，本实用新型提供的数字锁相环的电压预置装置适用于多种电子通信系统，可以用于军用电子通信系统进行电子对抗，也可以用于商用电子通信系统进行电子通讯，在此不做限制。
34.图1为本实用新型提供的一种数字锁相环的电压预置装置的结构图，下面对图1所示的结构进行说明。
35.数字锁相环的电压预置装置，包括：模数转换器1、控制器2、数模转换器3、晶体振荡器4和加法器5；模数转换器1与数字锁相环6连接，用于将数字锁相环6的初始锁定电压的模拟量转换为初始锁定电压的数字量；控制器2与模数转换器1连接，用于将模数转换器1转换后的初始锁定电压的数字量发送至数模转换器3，以便于数模转换器3将控制器2发送的初始锁定电压的数字量转换为初始锁定电压的模拟量；晶体振荡器4与数字锁相环6连接，用于为数字锁相环6提供参考频率；加法器5与数模转换器3连接，用于将数字锁相环6根据提取的输出信号的频率和参考频率的比较结果产生的误差电压和转换后的初始锁定电压的模拟量相加，得到预置电压，以通过预置电压调谐数字锁相环6。
36.在本实施例中，控制器2可以是组合逻辑控制器，也可以是微程序控制器，本实施例对控制器2的种类不做限制。另外，晶体振荡器4可以是恒温晶体振荡器，也可以是温度补偿式晶体振荡器，本实施例对晶体振荡器4的种类也不做限制。
37.图2为本实用新型提供的一种数字锁相频率合成器的结构图。通常情况下，数字锁相环6包括压控振荡器7、鉴频鉴相器9和环路滤波器10，如图2 所示。但是，在具体实施中，数字锁相环6包括但不限于压控振荡器7、鉴频鉴相器9和环路滤波器10，还可以包括耦合器、运算放大器等部件。具体地，模数转换器1采集压控振荡器7的初始锁定电压，并将初始锁定电压的模拟量转换为初始锁定电压的数字量，控制器2用于实现模数转换器1和数模转换器3之间的通讯，将模数转换器1转换后的初始锁定电压的数字量发送至数模转换器3，并根据频率控制码对应关系控制数模转换器3将接收到的初始锁定电压的数字量转换为初始锁定电压的模拟量，数模转换器3会将转换后的初始锁定电压的模拟量发送至加法器5。
38.此外，晶体振荡器4与鉴频鉴相器9连接，作为鉴频鉴相器9的参考时钟，用于为鉴频鉴相器9提供稳定的输入信号，压控振荡器7也与鉴频鉴相器9连接，压控振荡器7的输出信号与晶体振荡器4的输入信号都会流入鉴频鉴相器9的输入端。在鉴频鉴相器9中，由压控振荡器7的输出信号对晶体振荡器4提供的输入信号进行抽样，以便于鉴频鉴相器9检测出压控振荡器7的输出信号与晶体振荡器4提供的输入信号之间的相位差和频率差，鉴频鉴相器9会将该相位差和频率差转换为电压信号，以作为鉴频鉴相器9的输出信号。环路滤波器
10与鉴频鉴相器9连接，且环路滤波器10还与加法器5连接，用于对鉴频鉴相器9的输出信号进行滤波，并将滤波后的鉴频鉴相器9的输出信号发送至加法器5。
39.在本实施例中，鉴频鉴相器9检测的是晶体振荡器4提供的参考频率和压控振荡器7的输出信号的频率的比较结果，并根据该比较结果也就是二者的频率差产生误差电压，此时该误差电压即为鉴频鉴相器9的输出信号，再经由环路滤波器10滤除误差电压的高频分量和噪声分量后传输至加法器5。加法器5接收数模转换器3提供的初始锁定电压的模拟量和滤波后的误差电压，将二者相加得到预置电压，以通过该预置电压控制压控振荡器7，具体地，通过控制压控振荡器7以改变压控振荡器7的频率，进而减小数字锁相环6 的频差，改善跳频时间。
40.本实施例所提供的数字锁相环的电压预置装置，包括模数转换器、控制器、数模转换器、晶体振荡器和加法器；模数转换器与数字锁相环连接，用于将数字锁相环的初始锁定电压的模拟量转换为初始锁定电压的数字量；控制器与模数转换器连接，用于将模数转换器转换后的初始锁定电压的数字量发送至数模转换器，以便于数模转换器将控制器发送的初始锁定电压的数字量转换为初始锁定电压的模拟量；晶体振荡器与数字锁相环连接，用于为数字锁相环提供参考频率；加法器与数模转换器连接，用于将数字锁相环根据提取的输出信号的频率和参考频率的比较结果产生的误差电压和转换后的初始锁定电压的模拟量相加，得到预置电压，以通过预置电压调谐数字锁相环。本实用新型采用模数转换方式获取初始锁定电压，相较于传统的粗测初始锁定电压的方法，测得的初始锁定电压精度更高，因此，基于初始锁定电压获得的预置电压的精度更高，通过该预置电压调节压控振荡器能够有效调节频差，改善跳频时间。
41.在上述实施例的基础上，本实施例设置晶体振荡器4为恒温晶体振荡器。在本实施例中，恒温晶体振荡器由恒温槽控制电路和振荡器电路构成，本实施例对恒温槽控制电路和振荡器电路的结构不做限制。通常情况下，恒温晶体振荡器是利用由热敏电阻组成的电桥所构成的差动串联放大器实现温度控制。
42.本实施例设置晶体振荡器为恒温晶体振荡器，相较于温度补偿式晶体振荡器，恒温晶体振荡器所提供的参考频率的精度和稳定度更高，有效保障了基于参考频率和提取的输出信号的频率产生的误差电压的精度和稳定度，进而提高了预置电压的精度和稳定度。
43.在上述实施例的基础上，本实施例对模数转换器1、控制器2和数模转换器3进行封装，以便进行更换。
44.具体地，将模数转换器1、控制器2和数模转换器3进行封装之后，保持模数转换器1与数字锁相环6连接，数模转换器3与加法器5连接。当模数转换器1、控制器2和数模转换器3中任意一个或多个器件损坏时，通过将封装后的模数转换器1、控制器2和数模转换器3进行整体更换，能够有效节省排查故障原因和逐一更换的时间。
45.本实施例封装模数转换器、控制器和数模转换器，在出现器件损坏时，通过整体更换的方式，不需要排查故障原因或逐一更换器件，能够有效节省时间。
46.上文对于数字锁相环的电压预置装置的实施例进行了详细说明，本实用新型还提供一种数字锁相频率合成器的实施例，该数字锁相频率合成器包括上述数字锁相环的电压预置装置。
47.需要说明的是，数字锁相频率合成器可以是单环频率合成器、也可以是多环频率
合成器，还可以是集成锁相频率合成器，本实施例对此不做限制。
48.可以理解的是，数字锁相频率合成器除了包括数字锁相环的电压预置装置之外，还包括数字锁相环6等其他部件。模数转换器1与数字锁相环6连接，将数字锁相环6的初始锁定电压的模拟量转换为初始锁定电压的数字量，另外，晶体振荡器4也与数字锁相环6连接，为数字锁相环6提供参考频率，具体实施例参见上文描述。
49.本实施例所提供的数字锁相频率合成器，包括数字锁相环的电压预置装置，该装置包括模数转换器、控制器、数模转换器、晶体振荡器和加法器；模数转换器与数字锁相环连接，用于将数字锁相环的初始锁定电压的模拟量转换为初始锁定电压的数字量；控制器与模数转换器连接，用于将模数转换器转换后的初始锁定电压的数字量发送至数模转换器，以便于数模转换器将控制器发送的初始锁定电压的数字量转换为初始锁定电压的模拟量；晶体振荡器与数字锁相环连接，用于为数字锁相环提供参考频率；加法器与数模转换器连接，用于将数字锁相环根据提取的输出信号的频率和参考频率的比较结果产生的误差电压和转换后的初始锁定电压的模拟量相加，得到预置电压，以通过预置电压调谐数字锁相环。该数字锁相频率合成器通过模数转换方式获取初始锁定电压，相较于传统的粗测初始锁定电压的方法，测得的初始锁定电压精度更高，因此，基于初始锁定电压获得的预置电压的精度更高，通过该预置电压调节压控振荡器能够有效减小数字锁相环的频差，改善跳频时间。
50.上述实施例提到数字锁相频率合成器包括数字锁相环6和数字锁相环的电压预置装置，如图2所示。下面对图2所示的数字锁相环6的结构进行说明。
51.数字锁相环6与数字锁相环的电压预置装置连接，包括压控振荡器7、耦合器8、鉴频鉴相器9和环路滤波器10；压控振荡器7与加法器5连接，压控振荡器7与模数转换器1连接，用于为模数转换器1提供初始锁定电压的模拟量；耦合器8与压控振荡器7连接，用于提取压控振荡器7的输出信号；鉴频鉴相器9与耦合器8和晶体振荡器4连接，用于比较耦合器8提取的输出信号的频率和晶体振荡器4提供的参考频率，并根据比较结果产生误差电压；环路滤波器10与鉴频鉴相器9连接，环路滤波器10与加法器5连接，用于对鉴频鉴相器9产生的误差电压进行滤波，并将滤波后的误差电压发送至加法器5。
52.值得注意的是，本实施例所提供的数字锁相环6只是一种优选的实施方式，在具体实施中，数字锁相环6还可以包括运算放大器等其它器件，本实施例对此不做限制。
53.在本实施例中，耦合器8提取压控振荡器7的输出信号，以便鉴频鉴相器9获取该输出信号的频率，鉴频鉴相器9再将该输出信号的频率与晶体振荡器4提供的参考频率进行比较，根据二者的频率差产生误差电压，环路滤波器10滤除误差电压的高频分量和噪声分量后，将滤波后的误差电压传输至加法器5，另外，压控振荡器7用于为模数转换器1提供初始锁定电压的模拟量，以便于根据该初始锁定电压产生预置电压，调谐压控振荡器7。需要说明的是，耦合器8包括但不限于定向耦合器和功率分配器，还可以包括微波分支器件等其他部件。通常情况下所使用的鉴频鉴相器9为正弦型鉴频鉴相器，数字锁相环6中的环路滤波器10是一种低通滤波器，具有较好的带通滤波性能，用于滤除鉴频鉴相器9的输出信号中的高频分量和噪声分量，此外，环路滤波器10包括有源环路滤波器和无源环路滤波器，在具体实施中可根据所选用的数字锁相环6确定环路滤波器10的种类。
54.本实施例提供一种数字锁相环，该数字锁相环与上述实施例中的数字锁相环的电
压预置装置连接，包括压控振荡器、耦合器、鉴频鉴相器和环路滤波器；压控振荡器与加法器连接，压控振荡器与模数转换器连接，用于为模数转换器提供初始锁定电压的模拟量；耦合器与压控振荡器连接，用于提取压控振荡器的输出信号；鉴频鉴相器与耦合器和晶体振荡器连接，用于比较耦合器提取的输出信号的频率和晶体振荡器提供的参考频率，并根据比较结果产生误差电压；环路滤波器与鉴频鉴相器连接，环路滤波器与加法器连接，用于对鉴频鉴相器产生的误差电压进行滤波，并将滤波后的误差电压发送至加法器。本实施例所提供的数字锁相环结构简单，在实现环路功能的同时能够有效节约成本。
55.在上述实施例的基础上，本实施例中的数字锁相频率合成器还包括与耦合器8和鉴频鉴相器9连接的分频器11，用于校准耦合器8提供的输出信号的频率，并将校准后的输出信号的频率发送至鉴频鉴相器9。
56.具体地，分频器11接收到耦合器8提取的压控振荡器7的输出信号后，会校准该输出信号的频率直至与参考频率为一个量级，以便鉴频鉴相器9对该输出信号的频率和参考频率进行比较，并根据二者的频率差产生误差电压。
57.在本实施例中，数字锁相频率合成器包括与耦合器和鉴频鉴相器连接的分频器，用于校准耦合器提供的输出信号的频率，并将校准后的输出信号的频率发送至鉴频鉴相器，以便于鉴频鉴相器将校准后的输出信号的频率和参考频率进行比较。
58.上文对于数字锁相频率合成器的实施例进行了详细说明，本实用新型还提供一种电子通信装置，该电子通信装置包括上述数字锁相频率合成器。
59.可以理解的是，电子通信装置除了包括数字锁相频率合成器之外，还包括微处理器等其他部件。微处理器与数字锁相频率合成器连接，用于控制数字锁相频率合成器输出频率，具体地，可以通过微处理器控制数字锁相频率合成器工作与截止，另外，微处理器还用于控制数字锁相频率合成器与远端设备建立连接，促进数字锁相频率合成器的多功能化。
60.本实施例所提供的电子通信装置，包括数字锁相频率合成器，其中，数字锁相频率合成器包括数字锁相环的电压预置装置。由于数字锁相环的电压预置装置包括模数转换器、控制器、数模转换器、晶体振荡器和加法器；模数转换器与数字锁相环连接，用于将数字锁相环的初始锁定电压的模拟量转换为初始锁定电压的数字量；控制器与模数转换器连接，用于将模数转换器转换后的初始锁定电压的数字量发送至数模转换器，以便于数模转换器将控制器发送的初始锁定电压的数字量转换为初始锁定电压的模拟量；晶体振荡器与数字锁相环连接，用于为数字锁相环提供参考频率；加法器与数模转换器连接，用于将数字锁相环根据提取的输出信号的频率和参考频率的比较结果产生的误差电压和转换后的初始锁定电压的模拟量相加，得到预置电压，以通过预置电压调谐数字锁相环，因此，电子通信装置通过模数转换的方式获取初始锁定电压，相较于传统的粗测初始锁定电压的方法，测得的初始锁定电压精度更高，因此，基于初始锁定电压获得的预置电压的精度更高，通过该预置电压调节压控振荡器7能够有效减小数字锁相环的频差，改善跳频时间，从而使得通信更加便捷。
61.在上述实施例的基础上，本实施例中的电子通信装置还包括与数字锁相频率合成器连接的显示屏，用于显示数字锁相频率合成器输出的频率。
62.具体地，数字锁相频率合成器是对频率进行四则运算产生大量离散、按一定频率
间隔输出频率的信号源，为便于用户掌握数字锁相频率合成器输出频率的情况，需要通过显示屏实时显示数字锁相频率合成器输出的频率，尤其在频率输出异常时，用户通过显示屏能够知悉频率输出情况，以便定位出现异常的原因并采取措施。
63.在本实施例中，电子通信装置包括与数字锁相频率合成器连接的显示屏，用于显示数字锁相频率合成器输出的频率，以便于用户掌握数字锁相频率合成器输出频率的情况，尤其在频率输出异常时，便于用户定位出现异常的原因并采取措施。
64.以上对本实用新型所提供的数字锁相环的电压预置装置、数字锁相频率合成器及电子通信装置进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
65.还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。