CN1152978A - 一种控制锁相环的方法以及一种锁相环 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种锁相环以及一种控制锁相环的方法，该环路包含一个相位比较器(12)，一个电荷泵(13)，一个环路滤波器(14)以及一个压控振荡器(15)，在该方法中，环路被提供有对外界温度测量结果的信息。为了使由于外界温度的变化引起的锁相环的锁定时间成为最小，电荷泵(13)的输出信号在本发明的方法中受控于外界温度和正在监测的频率。
Description
本发明涉及一种控制锁相环的方法，该环路包含一个相位比较器，一个电荷泵，一个环路滤波器以及一个压控振荡器，在该方法中，环路被提供有对外界温度测量结果的信息。
锁相环的工作对于界温度的变化量很敏感的，正为通常电子部件和装置的情况那样。例如，锁相环应用于基地台和用户长途通信终端，它们的工作条件变化是很大的。
如可能，锁相环的设计及对它们的调整应通过以下方式进行：当环路从一个频率移向另一频率时，环路在新频率上的锁定时间应是尽可能的短。如果环路调整是临界衰减的，就得到了最好的结果。在此情况下，频率误差减少最快，而锁定时间达到最小。在锁相环中，温度的变化引起环路的动态响应要改变。在动态响应由于温度变化而改变的情况下，调整成为超临界的或亚临界的，就会引起锁定时间的增加。
在利用跳频技术的***中，例如蜂窝无线电网，那里所使用的频率改变特定的时隙，上述现象就成为特别的难题。在已有的技术解决方案中，按照一个所谓的基带跳跃来实现跳频是熟知的，那里一个频率合成器保持在一个固定的频率而不改变频率特定的时隙。在使用跳频合成器的情况下，目的是来稳定锁定时间，这是通过一个模拟装置连接实现的，那里环路滤波器的运算放大器的放大率是受温度控制的。
基带跳频的缺点是在一个蜂窝无线电网的基地台中实现它时要求在基地台内有完整的装置和几个收发信机。可是跳频的数目受限于收发信机的数目。在用户长途通信终端中不可能应用上述方法。
一个锁相环的动态响应取决于一个相位比较器，一个环路滤波器和一个压控振荡器，所有这些器件都是依赖于温度的部件。此外，从压控振荡器的一个频率到另一个频率，与温度有关的性能都是变化的，因此，按照模拟装置连接来实现依赖于温度的环路滤波器放大率的调整是非常困难的，因而按照温度和频率两者来实现调整实际上是不可能的。
本发明的目标是要实现对锁相环的调整，这个调整在所要求的温度范围内保持临界衰减，因此按照本发明的方法，当从一个频率移向另一频率时有可能使锁定时间达到最小而与温度的变化无关。
这是通过前言部分所说明的方法达到的，其特征是电荷泵的输出信号按照外界温度和正在监测的频率而受到控制。
本发明还涉及一个锁相环，它包含一个相位比较器，一个电荷泵，一个环路滤波器和一个压控振荡器，该环路得到外界温度的测量信息作为一个输入，本发明的锁相环的特点是该环路根据外界温度和正在监测的频率来控制电荷泵输出信号的装置。
本发明的方法能使没有外部部件的跳频合成器的温度补偿得以实现。本发明的方法和锁相环可用在基地台和用户长途通信终端内。在该基地台设备中，为了调整该锁相环所要求的温度信息是很容易得到的。
下面，将参考附图的实例来更详细地解释本发明，其中
图1表示依据本发明的锁相环结构的方框图实例；
图2a表示用于本发明的锁相环中电荷泵的方框图实例；
图2b说明一个电荷泵的输出信号；以及
图3利用方框图来说明用于本发明的锁相环中电荷泵控制部件的实现实例。
图1说明了一个锁相环的结构，施加一个基准频率10给锁相环作为一个输入，基准频率通过一个基准分频器11供给到相位比较器12，来自一个主分频器16的信号作为第二输入加到相位比较器。相位比较器比较比例于相位差的两个输入信号的相位，并通过两个信号控制电荷泵13。电荷泵13产生一个比例于相位差和频率的信号，该信号由一低通滤波器14滤波，并作为控制信号被加到一个压控振荡器15。压控振荡器输出信号通过主分频器16反馈到相位比较器12。本发明的方法要求一个软件控制的电源，例如菲利蒲的电路UMA1005T，SA7025，或SA8025以及摩托罗拉的电路MC145200和MC145201，用于锁相环中。
图2a更仔细地说明锁相环的一个电荷泵。该电荷泵包含两个电源23a和23b，来自相位比较器12的信号20和21以及工作电压22a和22b加到这里作为输入。在本发明的锁相环中，电荷泵也包含控制电源23a和23b的装置24，这是通过基于控制信号26的信号25a和25b而实现的，控制信号26能提供外界温度的信息。一个示于图26的脉冲形信号27被提供作为电荷泵的一个输出，该脉冲形信号27比例于相位比较器的输出信号。
电荷泵的输出信号包含或是负脉冲或是正脉冲，它们的频率和宽度比例于相位比较器的输出信号。图26表示两个脉冲28和29，其中第一个脉冲28是正的，而第二个脉冲29是负的。经过滤波器14低通滤波的脉冲控制振荡器15的输出频率到正确方向。在本发明的方法中，电荷泵输出信号的幅度是根据外界温度信息而受控的。因此，锁相环能够适应温度的变化。那时，温度变化影响电荷泵输出信号的高度，而相位比较器的输出信号影响脉冲的宽度和频率。
例如，锁相环的开环响应可能具有以下特性：
其中α＝控制因子
KD＝输出电流/相位差
T＝温度
S＝jw，复频率
τ1＝τ2＝τ3＝环路滤波器的时间常数
Kv＝振荡器的频率改变/控制电压改变
公式中的控制因子α代表对于温度影响的校正因子。可变的S与频率有关，即S＝j2*π*f，其中f表示频率。
在本发明的锁相环的优选实施例中，控制因子用软件实现，电荷泵可用软件加以控制使得对于每个频率和不同温度电荷泵所要求的控制信息是预先实验性地求出的并存入在存贮电路中，例如存入一个快速存贮器中，相应于不同温度的电荷泵的控制信息能够存入同样的存贮电路作为确定频率的数据，或是存入一个独立的用于温度补偿而保存的存贮电路。
图3利用方框图说明一个电荷泵的控制部件的优选实施例，该电荷泵应用于本发明的锁相环中。控制也可用几种其它的方法来实现。可是在所述的方法中可得到一个简单的结构。通常，在所希望的温度范围内(例如-10℃-+60℃)在温度控制方面是足够的，这个温度就包括在为适应此目的而设置的某些温度段内，例如，＜0°，0°-20℃，20℃-40℃，以及＞40℃。对于电荷泵的控制的传送是根据在一给定时间温度的测量值所属的那个温度段所决定的。
外界温度信息30被加到控制部件作为一个输入，例如一个依赖于温度的电压，它通常在0…5V范围内，控制部件包含装置31，它说明温度信息并检测所讨论的那个温度范围。控制部件还包含一个编码装置32，它将温度范围的信息编码作为存贮电路35的一个地址。控制部件的一个有益的实施例还包含装置33和34，在存贮电路输出控制电荷泵的情况下，它们防止温度控制改变。利用同步，地址信息变化能在一个合宜的时间实现，即是当存贮电路不是正在被读取的时候。
来自编码装置的地址信息36作为一个输入被加到存贮电路35作为最高有效位。地址信息37作为第二输入被加到存贮电路，它选择输出数据作为频率的函数，在该图的实例中，相应于不同温度的电荷泵控制信息被存入同样的存贮电路中作为频率确定数据。随后，存贮电路35的输出提供一个控制信号38给电荷泵，因此该信号依赖于频率信息以及外界温度。
按照两个最有效的地址总线，存贮电路35在图3实例中被分为四个温度区段。该区段就它们的分段数据而言是完全相同的。但每个信道(频率)能有一个单独的电荷泵数据。
虽然本发明在以上是参考附图的实例加以说明的，但显然本发明并不局限于此，在所附权利要求书的发明概念的范围内，本发明可以某种方式修改。例如温度补偿可以按照模似装置和软件调整的结合方式来实现。在这种情况下，软件可实现粗调整，而模似补偿可用作细调整。
Claims (7)
1.用于控制锁相环的一种方法，该环路包含一个相位比较器(12)，一个电荷泵(13)，一个环路滤波器(14)，以及一个压控振荡器(15)，在这个方法中，该环路被提供有外界温度测量结果的信息，其特征是，电荷泵(13)的输出信号受控于外界温度和正在监测的频率。
2.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于电荷泵(13)的电流输出幅度是根据外界温度信息受到控制。
3.根据权利要求1中所述的方法其特征在于在该锁相环中，相应于不同温度的电荷泵(13)的控制信息被存入存贮电路(35)中，而作为输入施加到该环路的温度的测量结果受到编码而作为存贮电路地址，这是以电荷泵被提供有所希望的控制为基础的。
4.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于所希望的温度范围被分为几个温度段，而电荷泵(13)的温度控制取决于外界温度属于的那个区段。
5.一种锁相环，它包含一个相位比较器(12)，一个电荷泵(13)，一个环路滤波器(14)，以及一个压控振荡器(15)，这个环路得到外界温度的测量信息作为一个输入，其特征在于：该环路包含控制电荷泵输出信号的装置(24)，这是以外界温度和正在临测的频率为基础的。
6.根据权利要求5所述的一个锁相环，其特点在于：用于控制电荷泵输出信号的装置(24)包含一个处理温度测量结果的装置(31)，用于将温度信息编码作为存贮电路地址的装置(32)以及一个存贮电路(35)，在这里存贮相应于不同温度的电荷泵控制信息。
7.根据权利要求6所述的一个环路，其特征在于，用于控制电荷泵输出信号的装置(24)包含：在存贮电路输出控制电荷泵(13)的情况下，防止存贮电路(35)地址改变的装置(33，34)。
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |