專利名稱：一種鑒相器、鑒相方法及鎖相環(huán)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域的衛(wèi)星同步技術(shù)，特別地涉及一種鑒相器、鑒相方法 及鎖相環(huán)。
背景技術(shù)：
目前，數(shù)字通信網(wǎng)根據(jù)用戶需要，可以提供從普通業(yè)務(wù)到智能增值業(yè)務(wù)、 從語音業(yè)務(wù)到數(shù)據(jù)、圖象綜合業(yè)務(wù)等的多種不同應(yīng)用業(yè)務(wù)，隨著各種類型業(yè)務(wù) 的增加，多種業(yè)務(wù)并存對系統(tǒng)同步的要求就顯得更為嚴(yán)格。
由于使用同步衛(wèi)星系統(tǒng)作為時鐘參考源具有相對成本低、精度高等優(yōu)點(diǎn)， 因而目前以各種衛(wèi)星同步系統(tǒng)作為時鐘參考源來提取時鐘進(jìn)行鎖相，從而達(dá)到 系統(tǒng)同步要求的方法比較常見。但是，目前各個國家對系統(tǒng)同步的衛(wèi)星卻有不
同的要求，例如，美國希望使用全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System, GPS ) 衛(wèi)星接收技術(shù)，俄羅斯希望使用格洛納斯(GlobalNavigation Satellite System, GLONASS)技術(shù)，而中國擁有"北斗，，衛(wèi)星同步技術(shù)，由此，對于設(shè)備制造 商來說，就要求設(shè)備端時鐘同步系統(tǒng)可以兼容根據(jù)不同衛(wèi)星系統(tǒng)而設(shè)計的復(fù)雜 電路，還要能夠防止在不同衛(wèi)星系統(tǒng)之間進(jìn)行切換引起的相位突跳，這必將造 成鎖相環(huán)電路設(shè)計復(fù)雜，提高產(chǎn)品的成本和設(shè)計周期。
現(xiàn)有技術(shù)中，從衛(wèi)星同步系統(tǒng)中提取時鐘的鎖相環(huán)電路原理框圖如圖1 所示，其是由鑒相器、環(huán)路濾波器和壓控振蕩器組成的一個相位負(fù)反饋系統(tǒng)， 其中f。為衛(wèi)星同步系統(tǒng)輸入的時鐘信號，fi為壓控振蕩器輸出信號頻率經(jīng)過N 次分頻后的信號，該鎖相環(huán)能夠?qū)崿F(xiàn)參考時鐘頻率f。和壓控晶振輸出頻率f\ 的一致。
在上述電路中，鑒相器是鎖相環(huán)的重要組成部分，其作用是確定兩個輸入 信號之間的相位差。鑒相器的特性可以用數(shù)學(xué)模型Ud(t)-kdf[ee(t)沐表示，式
中kd為鑒相器的增益系數(shù)，ee(t) = e,(t)-e2(t)，表示兩個輸入信號之間的相位
差，函數(shù)ft.]表示鑒相特性，它反映鑒相器的輸出電壓Ud(t)與相位差的關(guān)系。隨著數(shù)字電路技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字鑒相器由于其不僅具有可靠性高、體積小、 價格低等優(yōu)點(diǎn)，且克服了模擬鑒相器的直流零點(diǎn)漂移、器件飽和及易受電源和 環(huán)境溫度變化等缺點(diǎn)，還具有對離散樣值的實時處理能力，因而應(yīng)用范圍越來 越廣泛，目前已成為鎖相技術(shù)發(fā)展的方向。現(xiàn)有技術(shù)中，數(shù)字鑒相器主要有圖2、圖3所示的類型、以及鑒頻鑒相器 (Phase-Frequency Detector, PFD)、異或門(Exclusive OR, XOR)鑒相器或 者JK觸發(fā)器鑒相器，但是上述鑒相器中，前三種鑒相器需要輸入信號頻率在 lKHz以上時才可以鑒相，后兩種鑒相器對輸入信號頻率的占空比有嚴(yán)格要求， 只有占空比為50%時鑒相結(jié)果才正確；而且上述所有的鑒相器都要求輸入的兩 個頻率源頻率相同。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種鑒相器、鑒相方法以及鎖相環(huán)，使得 鑒相器對輸入信號的頻率沒有特殊要求，且鎖相環(huán)能夠適用于任何衛(wèi)星同步系 統(tǒng)。為此，本發(fā)明提供一種鑒相器，接收參考時鐘信號以及本地脈沖時鐘信號， 該鑒相器包括分頻模塊，對接收到的所述參考時鐘信號進(jìn)行2分頻，輸出2分頻信號；延時模塊，將所述2分頻信號進(jìn)行延時，輸出延時信號，延遲時間為一個 所述本地脈沖時鐘周期；鑒相模組，接收所述2分頻信號和延時信號，以所述本地脈沖時鐘信號為 計數(shù)時鐘，在所述2分頻信號的高電平脈寬或者低電平脈寬時間段內(nèi)，對本地 脈沖時鐘信號進(jìn)行計數(shù)，且在所述延時信號和2分頻信號電平狀態(tài)不相同時， 輸出該次計數(shù)次數(shù)值作為鑒相值，并重新開始計數(shù)。進(jìn)一步地，該鑒相器還包括鑒相值存儲單元，用于將所述鑒相模組輸出的鑒相值存儲為當(dāng)前鑒相值。 該鑒相器還包括第五判斷模塊，用于判斷所述的鑒相模組輸出的鑒相值是否在設(shè)定的范圍 內(nèi)，并根據(jù)判斷結(jié)果輸出相應(yīng)的指示信號。所述的鑒相模組中，進(jìn)一步地設(shè)定計數(shù)次數(shù)門限值，當(dāng)當(dāng)前計數(shù)次數(shù)值不在設(shè)定的門限值范圍內(nèi)時，將當(dāng)前計數(shù)次數(shù)值設(shè)置為預(yù)定值。所述的鑒相模組再進(jìn)一步地包括第一鑒相組和/或第二鑒相組，其中所述第一鑒相組，在2分頻信號的高電平脈寬內(nèi)對接收到的本地脈沖時鐘 信號進(jìn)行加1計數(shù)作為計數(shù)次數(shù)值，當(dāng)當(dāng)前計數(shù)次數(shù)值大于預(yù)定的高電平次數(shù) 上限值時，將當(dāng)前計數(shù)次數(shù)值設(shè)置為高電平次數(shù)上限值，在2分頻信號的低電 平脈寬內(nèi)，將上述高電平脈寬內(nèi)的計數(shù)次數(shù)值設(shè)置為0;所述第二鑒相組，在2分頻信號的低電平脈寬內(nèi)對接收到的本地脈沖時鐘 信號進(jìn)行加1計數(shù)作為計數(shù)次數(shù)值，當(dāng)當(dāng)前計數(shù)次數(shù)值小于預(yù)定的低電平次數(shù) 下限值時，將當(dāng)前計數(shù)次數(shù)值設(shè)置為低電平次數(shù)下P艮值，在2分頻信號的高電 平脈寬內(nèi)，將上述低電平脈寬內(nèi)的計數(shù)次數(shù)值設(shè)置為0。所述的鑒相模組還進(jìn)一步地包括第一判斷模塊，接收所述2分頻信號，判斷所述2分頻信號的電平狀態(tài)， 并將判斷結(jié)果作為電平狀態(tài)選通信號，發(fā)送給所述第一鑒相組和/或第二鑒相 組。所述第一鑒相組再進(jìn)一步包括第二判斷模塊和高電平計數(shù)模塊，其中 第二判斷模塊，接收到電平狀態(tài)選通信號為高時，當(dāng)當(dāng)前高電平計數(shù)次數(shù)值大于預(yù)定的高電平次數(shù)上限值時，則向高電平計 數(shù)模塊發(fā)送上限值置位信號；當(dāng)當(dāng)前高電平計數(shù)次數(shù)值小于或者等于預(yù)定的高電平次數(shù)上限值時，向高 電平計數(shù)模塊發(fā)送高電平計數(shù)信號；高電平計數(shù)模塊，設(shè)定并存儲高電平計數(shù)次數(shù)的初始值，接收到高電平計數(shù)信號后，進(jìn)行高電平計數(shù)次數(shù)加l計數(shù)，并存儲當(dāng)前高電平計數(shù)次數(shù)值；接收到上限值置位信號時，將當(dāng)前高電平計數(shù)次數(shù)值設(shè)置為高電平次數(shù)上限值；所述第二鑒相組再進(jìn)一步包括第三判斷模塊和低電平計數(shù)模塊，其中 第三判斷模塊，接收到電平狀態(tài)選通信號為低時，當(dāng)當(dāng)前低電平計數(shù)次數(shù)值小于預(yù)定的低電平次數(shù)下限值時，則向低電平計數(shù)模塊發(fā)送下限值置位信號；當(dāng)當(dāng)前低電平計數(shù)次數(shù)值大于或者等于預(yù)定的低電平次數(shù)下P艮值時，向低電平計數(shù)模塊發(fā)送低電平計數(shù)信號；低電平計數(shù)模塊，設(shè)定并存儲低電平計數(shù)次數(shù)的初始值， 接收到低電平計數(shù)信號后，進(jìn)行低電平計數(shù)次數(shù)加l計數(shù)，并存儲當(dāng)前低電平計數(shù)次數(shù)；接收到下限值置位信號時，將當(dāng)前低電平計數(shù)次數(shù)設(shè)置為低電平次數(shù)下限值。所述的本地脈沖時鐘信號為外部電路所需的驅(qū)動時鐘輸出信號。 本發(fā)明還提供一種鑒相方法，包括a. 對接收到的所述參考時鐘信號進(jìn)行2分頻，得到2分頻信號；b. 將所述2分頻信號進(jìn)行延時，輸出延時信號，延遲時間為一個所述本 地脈沖時鐘周期；c. 接收所述2分頻信號和延時信號，以所述本地脈沖時鐘信號為計數(shù)時 鐘，在所述2分頻信號的高電平脈寬或者低電平脈寬時間段內(nèi)，對本地脈沖時 鐘信號進(jìn)行計數(shù)，且在所述延時信號和2分頻信號電平狀態(tài)不相同時，輸出該 次計數(shù)次數(shù)值作為鑒相值，并重新開始計數(shù)。進(jìn)一步地，該方法包括 設(shè)定計數(shù)次數(shù)門限值，且所述步驟c進(jìn)一步地包括當(dāng)當(dāng)前計數(shù)次數(shù)值不在設(shè)定的門限值范圍內(nèi) 時，將當(dāng)前計數(shù)次數(shù)值設(shè)置為預(yù)定值。 所述的步驟c進(jìn)一步地包括在2分頻信號的高電平脈寬內(nèi)對接收到的本地脈沖時鐘信號進(jìn)行加1計數(shù) 作為計數(shù)次數(shù)值，當(dāng)當(dāng)前計數(shù)次數(shù)值大于預(yù)定的高電平次數(shù)上限值時，將當(dāng)前 計數(shù)次數(shù)值設(shè)置為高電平次數(shù)上限值，在2分頻信號的低電平脈寬內(nèi)，將上述 高電平脈寬內(nèi)的計數(shù)次數(shù)值設(shè)置為0;在2分頻信號的低電平脈寬內(nèi)對接收到的本地脈沖時鐘信號進(jìn)行加1計數(shù) 作為計數(shù)次數(shù)值，當(dāng)當(dāng)前計數(shù)次數(shù)值小于預(yù)定的低電平次數(shù)下限值時，將當(dāng)前 計數(shù)次數(shù)值設(shè)置為低電平次數(shù)下限值，在2分頻信號的高電平脈寬內(nèi)，將上述 低電平脈寬內(nèi)的計數(shù)次數(shù)值設(shè)置為0。再進(jìn)一步地，該方法還包括判斷鑒相值是否在設(shè)定的范圍內(nèi)，并根據(jù)判斷結(jié)果作出相應(yīng)指示。本發(fā)明還提供一種鎖相環(huán)，包括衛(wèi)星時鐘接收單元、本地時鐘產(chǎn)生單元 和鑒相器，所述的鑒相器用于根據(jù)接收到的衛(wèi)星時鐘接收單元輸出秒脈沖信號 和本地時鐘產(chǎn)生單元輸出本地時鐘信號，確定并存儲當(dāng)前輸入秒脈沖信號與脈 沖時鐘信號之間的鑒相值；其特征在于所述鑒相器進(jìn)一步地包括分頻模塊，對接收到的所述參考時鐘信號進(jìn)行2分頻，輸出2分頻信號；延時模塊，將所述2分頻信號進(jìn)行延時，輸出延時信號，延遲時間為一個 所述本地脈沖時鐘周期；鑒相模組，接收所述2分頻信號和延時信號，以所述本地脈沖時鐘信號為 計數(shù)時鐘，在所述2分頻信號的高電平脈寬或者低電平脈寬時間段內(nèi)，對本地 脈沖時鐘信號進(jìn)行計數(shù)，且在所述延時信號和2分頻信號電平狀態(tài)不相同時， 輸出該次計數(shù)次數(shù)值作為鑒相值，并重新開始計數(shù)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下顯著優(yōu)點(diǎn)(1) 本發(fā)明所提出的鑒相器、鑒相方法及鎖相環(huán)中，通過以本地時鐘發(fā) 生單元產(chǎn)生的脈沖時鐘信號上升沿為參考，對輸入信號進(jìn)行2分頻，使得輸入 信號頻率的占空比不再有嚴(yán)格的要求；(2) 本發(fā)明所提出的鑒相器、鑒相方法中，通過對脈沖時鐘信號進(jìn)行計 數(shù)來獲取鑒相值，因而輸入時鐘信號無須具有相同的頻率；(3) 本發(fā)明所提出的鎖相環(huán)中，由于引入了衛(wèi)星時鐘接收單元，其能夠 將各種衛(wèi)星的同步信號均轉(zhuǎn)換成秒脈沖信號，因此，該鎖相環(huán)通用性較強(qiáng)，可 以滿足各種衛(wèi)星同步系統(tǒng)的需要；(4) 本發(fā)明所提出的鑒相器和鑒相方法，可以對鑒相結(jié)果的正確性進(jìn)行 直接判斷，而無須通過其它的輔助手段；(5) 本發(fā)明所提出的鑒相器可以利用復(fù)雜可編程邏輯器件(Complex Programmable Logic Device ， CPLD )、現(xiàn)場可編程邏輯器件(Field Programmable Gate Array, FPGA)或者特定用途集成電路(Application Specific Integrated Circuit, ASIC)等硬件電路來實現(xiàn)，靈活性較高。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中衛(wèi)星同步系統(tǒng)提取時鐘的鎖相環(huán)電路原理框圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)中第一種鑒相器的原理圖 圖3為現(xiàn)有技術(shù)中第二種鑒相器的原理圖 圖4為本發(fā)明實施例中鑒相器的原理框圖 圖5為本發(fā)明實施例中鑒相方法的流程圖 圖6為本發(fā)明實施例中鑒相器以及鑒相方法中的信號關(guān)系圖； 圖7為本發(fā)明實施例中衛(wèi)星同步系統(tǒng)提取時鐘的鎖相環(huán)電路原理框圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步地介紹，但不作為對本發(fā)明 的限定。參考圖4所示， 一種鑒相器，其與輸出脈沖時鐘信號的本地振蕩器電信號 連接，包括分頻模塊、第一判斷模塊、第二判斷模塊、第三判斷模塊、第四 判斷模塊、第五判斷模塊、高電平計數(shù)模塊、低電平計數(shù)才莫塊、延時模塊、鑒 相值存儲才莫塊，其中分頻模塊，對接收到的參考時鐘信號1S一sig以其上升沿進(jìn)行2分頻，得 到2分頻信號2S—sig，并將該2分頻信號2S一sig提供給第一判斷模塊、第四 判斷模塊及延時模塊；第一判斷模塊，以本地振蕩器輸出的脈沖時鐘信號ou^sig上升沿為參考 時，當(dāng)接收到的2分頻信號2S—sig為高電平，則向第二判斷模塊發(fā)送高電平 選通信號以及向低電平計數(shù)模塊發(fā)送低電平計數(shù)清零信號，當(dāng)接收到的2分頻 信號2S—sig為低電平，則向第三判斷模塊發(fā)送低電平選通信號以及向高電平計數(shù)模塊發(fā)送高電平計數(shù)清零信號；第二判斷模塊，接收到高電平選通信號后，以本地振蕩器輸出的脈沖時鐘 信號out_sig上升沿為參考，當(dāng)高電平計數(shù)次數(shù)值cont_high大于預(yù)定的高電平 次數(shù)上限值up一val，向高電平計數(shù)模塊發(fā)送上限值置位信號，當(dāng)高電平計數(shù)次 數(shù)值cont一high小于或者等于預(yù)定的高電平次數(shù)上限值up_val時，向高電平計數(shù)模塊發(fā)送高電平計數(shù)信號；高電平計數(shù)模塊，設(shè)定并存儲高電平計數(shù)次數(shù)cont—high的初始值，接收 到高電平計數(shù)信號后，進(jìn)行高電平計數(shù)次數(shù)值cont一high加1計數(shù)，并存儲當(dāng) 前高電平計數(shù)次數(shù)值contjiigh，接收到上限值置位信號時，將當(dāng)前高電平計數(shù)次數(shù)值contjiigh置為高電平次數(shù)上限值up—val，接收到高電平計數(shù)清零信 號時，將當(dāng)前高電平計數(shù)次數(shù)值cont_high置為0;第三判斷模塊，接收到低電平選通信號后，以本地振蕩器輸出的脈沖時鐘 信號out—sig上升沿為參考，當(dāng)?shù)碗娖接嫈?shù)次數(shù)值cont一low小于預(yù)定的低電平 次數(shù)下限值down一val時，則向低電平計數(shù)模塊發(fā)送下限值置位信號，當(dāng)?shù)碗?平計數(shù)次數(shù)值cont_low大于或者等于預(yù)定的低電平次數(shù)下限值down一val,則 向低電平計數(shù)模塊發(fā)送低電平計數(shù)信號；低電平計數(shù)才莫塊，設(shè)定并存儲低電平計數(shù)次數(shù)值cont—low的初始值，接 收到低電平計數(shù)信號后，進(jìn)行低電平計數(shù)次數(shù)值cont一low加1計數(shù)，并存儲 當(dāng)前低電平計數(shù)次數(shù)值cont一low，接收到下限值置位信號時，將當(dāng)前低電平計 數(shù)次數(shù)值cont一low置為低電平次數(shù)下P艮值down—val,接收到低電平計數(shù)清零 信號時，將當(dāng)前低電平計數(shù)次數(shù)值cont一low置為0;第四判斷模塊，以本地振蕩器輸出的脈沖時鐘信號out一sig上升沿為參考， 當(dāng)接收到的2分頻信號2S—sig為低電平、且延時信號2S_sig_delay為高電平 時，讀取高電平計數(shù)模塊中的當(dāng)前高電平計數(shù)值contjiigh,并發(fā)送到鑒相值 存儲模塊中，當(dāng)接收到的2分頻信號2S—sig為高電平、且延時信號2S一sig—delay 為低電平時，讀取低電平計數(shù)模塊中的當(dāng)前低電平計數(shù)值cont—low,并發(fā)送到 鑒相值存儲模塊中；第五判斷模塊，以本地振蕩器輸出的脈沖時鐘信號ou^sig上升沿為參考， 當(dāng)鑒相值cont一val是否小于預(yù)先設(shè)定的高電平次數(shù)上限值up—val、且大于預(yù)先 設(shè)定的低電平次數(shù)下限值down—val，則輸出有效值1,表明該鑒相值cont—val 有效，否則，輸出無效值O,表明該鑒相值cont—val無效；延時模塊，以本地振蕩器輸出的脈沖時鐘信號out一sig上升沿為參考，將 接收到的參考時鐘信號lS_sig延時一個脈沖時鐘周期，得到延時信號 2S一sig一delay,其中，所述的時鐘周期為本地振蕩器輸出脈沖時鐘信號out—sig 的一個時鐘周期；鑒相值存儲模塊，接收到計數(shù)次數(shù)后，將其存儲為當(dāng)前鑒相值cont一val。 在上述鑒相器中，分頻模塊將接收到的參考時鐘以其上升沿為參考進(jìn)行2 分頻，因而該鑒相器對輸入時鐘信號不在要求嚴(yán)格的占空比；而第二判斷模塊與高電平計數(shù)模塊組成了第 一鑒相組，第三判斷模塊與低電平計數(shù)模塊組成了第二鑒相組，兩個鑒相組結(jié)構(gòu)與工作過程完全一樣，均是在半個2分頻信號 2S一sig的脈寬周期內(nèi)進(jìn)行本地脈沖時鐘的計數(shù)，由此得到鑒相值，只是各個鑒 相組工作的觸發(fā)條件不同，兩個鑒相組以及第一判斷模塊共同組成了鑒相模 組。為了使上述鑒相器具有更好的通用性，還可以增加一設(shè)置模塊，用于設(shè)置 高電平計數(shù)次凄t值cont—high的初始值、j氐電平計凄t次數(shù)值cont—low的初始值、 高電平次數(shù)上限值up—val、低電平次數(shù)下限值down_val，并提供給上述鑒相 模組。對應(yīng)的，本實施例還提供一種鑒相方法，參考圖5所示，包括下述步驟步驟101,將接收到的參考時鐘信號13_^8以其上升沿進(jìn)行2分頻，得到 2分頻信號2S一sig;步驟102，判斷2分頻信號2S一sig是否為高電平，如果是，將當(dāng)前低電平 計數(shù)次數(shù)值cont一low設(shè)置為0，執(zhí)行步驟103，如果否，將當(dāng)前高電平計數(shù)次 數(shù)值cont—high設(shè)置為0，執(zhí)行步驟105;步驟103，以本地振蕩器輸出的脈沖時鐘信號out_sig上升沿為參考，對 高電平計數(shù)次數(shù)值cont一high進(jìn)行加1計數(shù)，并判斷當(dāng)前高電平計數(shù)次數(shù)值 contjiigh是否大于預(yù)先設(shè)定的高電平次數(shù)上限值up一val,如果是，執(zhí)行步驟 104，如果否，返回執(zhí)行步驟103;步驟104,將當(dāng)前高電平計數(shù)次數(shù)值con^high設(shè)置為預(yù)先設(shè)定的高電平 次數(shù)上限值up一val;步驟105，以本地振蕩器輸出的脈沖時鐘信號out_sig上升沿為參考，對 低電計數(shù)次數(shù)值cont一low進(jìn)行加1計數(shù)，并判斷當(dāng)前低電平計數(shù)次數(shù)值 cont一low是否小于預(yù)先設(shè)定的低電平次數(shù)下限值down_val，如果是，執(zhí)行步 驟106,如果否，返回執(zhí)行步驟105;步驟106,將當(dāng)前低電平計數(shù)次數(shù)值contlow設(shè)定為預(yù)先設(shè)定的低電平次 數(shù)下P艮值down一val;步驟107，以本地振蕩器輸出的脈沖時鐘信號out—sig上升沿為參考，對2 分頻信號2S—sig進(jìn)行一個脈沖時鐘周期的延時，得到延時信號2S—sig_delay;步驟108,以本地振蕩器輸出的脈沖時鐘信號out—sig上升沿為參考，當(dāng)2 分頻信號2S—sig為低電平、且延時信號2S—sig一delay為高電平時，將當(dāng)前高 電平計數(shù)次數(shù)值cont_high進(jìn)行存儲作為當(dāng)前鑒相值count—val;當(dāng)2分頻信號 2S一sig為高電平、且延時信號2S一sig—delay為低電平時，將低電平計數(shù)次數(shù)值 cont—low進(jìn)4亍存4諸作為當(dāng)前鑒相l(xiāng)直count—val;步驟109，判斷當(dāng)前鑒相值count一val是否有效，并才艮據(jù)判斷結(jié)果作出相 應(yīng)指示。所述的判斷過程具體為以本地振蕩器輸出信號out一sig上升沿為參 考，當(dāng)當(dāng)前鑒相值count一val小于設(shè)定的高電平次數(shù)上限值up一val、且大于設(shè) 定的低電平次數(shù)下限值down—val時，當(dāng)前鑒相值count—val有效，否則，當(dāng)前 鑒相值count_val無效。在上述鑒相器與鑒相方法的說明中所提及的本地振蕩器為鑒相器或者鑒 相過程中提供計數(shù)脈沖的振蕩器、或者其他提供鑒相時鐘的受控時鐘發(fā)生器。 為了對上述實施例作更好的補(bǔ)充說明，在上述鑒相器和鑒相方法中，所提及的 各個信號的關(guān)系圖如圖6所示。對于上述的鑒相器和鑒相方法還需要補(bǔ)充說明一點(diǎn)的是上述實施例是利 用了 2分頻信號2S一sig在高電平脈寬和低電平脈寬兩個時間段分別對脈沖時 鐘進(jìn)行計數(shù)，這樣充分利用了整個2分頻信號2S—sig的時鐘脈寬，能夠提高 鑒相值count—val的實時準(zhǔn)確性，在另外的實施例中也可以只利用2分頻信號 2S—sig高電平脈寬或者^f氐電平脈寬的時間段對脈沖時鐘進(jìn)^f亍計數(shù)，此時鑒相器 中根據(jù)設(shè)計實際情況只包括第二判斷模塊與高電平計數(shù)模塊組成的第一鑒相 組或者第三判斷模塊與低電平計數(shù)模塊組成的第二鑒相組之間的一組即可；而 相應(yīng)的鑒相方法也只包括一個鑒相值產(chǎn)生過程，其實現(xiàn)步驟也僅僅是包括上述 方法步驟中的步驟103與步驟105之中的一個及其相應(yīng)的判斷過程，此時鑒相 過程與上述方法是一致的，在此不再贅述。利用上述的鑒相器和鑒相方法，本實施例還4是供一種鎖相環(huán)，如圖7所示， 包括衛(wèi)星時鐘接收單元、鑒相器、本地時鐘產(chǎn)生單元、處理單元，其中衛(wèi)星時鐘接收單元，用于將接收到的衛(wèi)星同步時鐘信號進(jìn)行處理，得到秒 脈沖信號，并提供給鑒相器；該單元的設(shè)計為現(xiàn)有技術(shù)中的公知技術(shù)，在此不 再贅述；鑒相器，用于才艮據(jù)接收到秒脈沖信號和脈沖時鐘信號，確定并存儲當(dāng)前輸 入秒脈沖信號與脈沖時鐘信號之間的鑒相值，并在當(dāng)前鑒相值有效時，向處理單元輸出鑒相值有效信號；本地時鐘產(chǎn)生單元，用于產(chǎn)生鑒相用脈沖時鐘信號，并提供給鑒相器，且 能根據(jù)接收到的調(diào)整信號進(jìn)行產(chǎn)生信號頻率的調(diào)整，該時鐘產(chǎn)生單元預(yù)先設(shè)定一初始時鐘頻率值；且根據(jù)實際的設(shè)計需要，可以選擇一級鐘(銫鐘)、二級 鐘(銣鐘，高穩(wěn)壓控晶振)或三級鐘(高穩(wěn)壓控晶振)等；處理單元，用于存儲最后一次有效鑒相值，并在接收到鑒相值有效信號后， 讀取鑒相器中產(chǎn)生的當(dāng)前鑒相值，利用最后一次有效鑒相值與當(dāng)前鑒相值進(jìn)行 比較，按照預(yù)先設(shè)定的濾波算法得出頻率控制值，并根據(jù)上述頻率控制值、按 照控制策略向本地時鐘產(chǎn)生單元發(fā)送包含頻率調(diào)整值的調(diào)整信號。可見，根據(jù)本發(fā)明的實施例具有如下顯著優(yōu)點(diǎn)(1) 本發(fā)明所提出的鑒相器、鑒相方法及鎖相環(huán)中，通過以本地時鐘發(fā) 生單元產(chǎn)生的脈沖時鐘信號上升沿為參考，對輸入信號進(jìn)行2分頻，使得輸入 信號頻率的占空比不再有嚴(yán)^f各的要求；(2) 本發(fā)明所提出的鑒相器、鑒相方法中，通過對脈沖時鐘信號進(jìn)行計 數(shù)來獲取鑒相值，因而輸入時鐘信號無須具有相同的頻率；(3) 本發(fā)明所提出的鎖相環(huán)中，由于引入了衛(wèi)星時鐘接收單元，其能夠 將各種衛(wèi)星的同步信號均轉(zhuǎn)換成秒脈沖信號，因此，該鎖相環(huán)通用性較強(qiáng)，可 以滿足各種衛(wèi)星同步系統(tǒng)的需要；(4) 本發(fā)明所提出的鑒相器和鑒相方法，可以對鑒相結(jié)果的正確性進(jìn)行 直接判斷，而無須通過其它的輔助手^:;(5 )本發(fā)明所提出的鑒相器可以利用CPLD、 FPGA或者ASIC等硬件電 路來實現(xiàn)，靈活性較高。
權(quán)利要求
1.一種鑒相器，接收參考時鐘信號以及本地脈沖時鐘信號，其特征在于，該鑒相器包括分頻模塊，對接收到的所述參考時鐘信號進(jìn)行2分頻，輸出2分頻信號；延時模塊，將所述2分頻信號進(jìn)行延時，輸出延時信號，延時時間為一個所述本地脈沖時鐘周期；鑒相模組，接收所述2分頻信號和延時信號，以所述本地脈沖時鐘信號為計數(shù)時鐘，在所述2分頻信號的高電平脈寬或者低電平脈寬時間段內(nèi)，對本地脈沖時鐘信號進(jìn)行計數(shù)，且在所述延時信號和2分頻信號電平狀態(tài)不相同時，輸出該次計數(shù)次數(shù)值作為鑒相值，并重新開始計數(shù)。
2. 如權(quán)利要求1所述的鑒相器，其特征在于，該鑒相器還包括 鑒相值存儲單元，用于將所述鑒相模組輸出的鑒相值存儲為當(dāng)前鑒相值。
3. 如權(quán)利要求1所述的鑒相器，其特征在于，該鑒相器還包括 第五判斷模塊，用于判斷所述的鑒相模組輸出的鑒相值是否在設(shè)定的范圍內(nèi)，并根據(jù)判斷結(jié)果輸出相應(yīng)的指示信號。
4. 如權(quán)利要求1所述的鑒相器，其特征在于，所述的鑒相模組中，進(jìn)一 步地設(shè)定計數(shù)次數(shù)門限值，當(dāng)當(dāng)前計數(shù)次數(shù)值不在設(shè)定的門限值范圍內(nèi)時，將 當(dāng)前計數(shù)次數(shù)值設(shè)置為預(yù)定值。
5. 如權(quán)利要求4所述的鑒相器，其特征在于，所述的鑒相模組進(jìn)一步地 包括第一鑒相組和/或第二鑒相組，其中所述第一鑒相組，在2分頻信號的高電平脈寬內(nèi)對接收到的本地脈沖時鐘 信號進(jìn)行加1計數(shù)作為計數(shù)次數(shù)值，當(dāng)當(dāng)前計數(shù)次數(shù)值大于預(yù)定的高電平次數(shù) 上限值時，將當(dāng)前計數(shù)次數(shù)值設(shè)置為高電平次數(shù)上限值，在2分頻信號的低電 平脈寬內(nèi)，將上述高電平脈寬內(nèi)的計數(shù)次數(shù)值設(shè)置為0;所述第二鑒相組，在2分頻信號的低電平脈寬內(nèi)對接收到的本地脈沖時鐘 信號進(jìn)行加1計數(shù)作為計數(shù)次數(shù)值，當(dāng)當(dāng)前計數(shù)次數(shù)值小于預(yù)定的低電平次數(shù) 下限值時，將當(dāng)前計數(shù)次數(shù)值設(shè)置為低電平次數(shù)下限值，在2分頻信號的高電 平脈寬內(nèi)，將上述低電平脈寬內(nèi)的計數(shù)次數(shù)值設(shè)置為0。
6. 如權(quán)利要求5所述的鑒相器，其特征在于，所述的鑒相模組還進(jìn)一步 地包括第一判斷模塊，接收所述2分頻信號，判斷所述2分頻信號的電平狀態(tài)， 并將判斷結(jié)果作為電平狀態(tài)選通信號，發(fā)送給所述第一鑒相組和/或第二鑒相 組。
7. 如權(quán)利要求6所述的鑒相器，其特征在于，所述第一鑒相組進(jìn)一步包括第二判斷模塊和高電平計數(shù)模塊，其中 第二判斷模塊，接收到電平狀態(tài)選通信號為高時，當(dāng)當(dāng)前高電平計數(shù)次數(shù)值大于預(yù)定的高電平次數(shù)上限值時，則向高電平計 數(shù)模塊發(fā)送上限值置位信號；當(dāng)當(dāng)前高電平計數(shù)次數(shù)值小于或者等于預(yù)定的高電平次數(shù)上限值時，向高 電平計數(shù)模塊發(fā)送高電平計數(shù)信號；高電平計數(shù)模塊，設(shè)定并存儲高電平計數(shù)次數(shù)的初始值，接收到高電平計數(shù)信號后，進(jìn)行高電平計數(shù)次數(shù)加l計數(shù)，并存儲當(dāng)前高電平計數(shù)次數(shù)值；接收到上限值置位信號時，將當(dāng)前高電平計數(shù)次數(shù)值設(shè)置為高電平次數(shù)上限值；所述第二鑒相組進(jìn)一步包括第三判斷模塊和低電平計數(shù)模塊，其中 第三判斷才莫塊，接收到電平狀態(tài)選通信號為低時，當(dāng)當(dāng)前低電平計數(shù)次數(shù)值小于預(yù)定的低電平次數(shù)下限值時，則向低電平計 數(shù)模塊發(fā)送下限值置位信號；當(dāng)當(dāng)前低電平計數(shù)次數(shù)值大于或者等于預(yù)定的低電平次數(shù)下限值時，向低 電平計數(shù)模塊發(fā)送低電平計數(shù)信號；低電平計數(shù)模塊，設(shè)定并存儲低電平計數(shù)次數(shù)的初始值，接收到低電平計數(shù)信號后，進(jìn)行低電平計數(shù)次數(shù)加1計數(shù)，并存儲當(dāng)前低 電平計數(shù)次數(shù)；接收到下限值置位信號時，將當(dāng)前低電平計數(shù)次數(shù)設(shè)置為低電 平次數(shù)下限值。
8. 如權(quán)利要求1所述的鑒相器，其特征在于，所述的本地脈沖時鐘信號 為外部電路所需的驅(qū)動時鐘輸出信號。
9. 一種鑒相方法，包括a. 對接收到的所述參考時鐘信號進(jìn)行2分頻，得到2分頻信號；b. 將所述2分頻信號進(jìn)行延時，輸出延時信號，延遲時間為一個所述本 地脈沖時鐘周期；c. 接收所述2分頻信號和延時信號，以所述本地脈沖時鐘信號為計數(shù)時 鐘，在所述2分頻信號的高電平脈寬或者低電平脈寬時間段內(nèi)，對本地脈沖時 鐘信號進(jìn)行計數(shù)，且在所述延時信號和2分頻信號電平狀態(tài)不相同時，輸出該 次計數(shù)次數(shù)值作為鑒相值，并重新開始計數(shù)。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，該方法包括 設(shè)定計數(shù)次數(shù)門限值，且所述步驟c進(jìn)一步地包括當(dāng)當(dāng)前計數(shù)次數(shù)值不在設(shè)定的門限值范圍內(nèi) 時，將當(dāng)前計數(shù)次數(shù)值設(shè)置為預(yù)定值。
11. 如權(quán)利要求IO所述的方法，其特征在于，所述的步驟c進(jìn)一步地包括在2分頻信號的高電平脈寬內(nèi)對接收到的本地脈沖時鐘信號進(jìn)行加1計數(shù) 作為計數(shù)次數(shù)值，當(dāng)當(dāng)前計數(shù)次數(shù)值大于預(yù)定的高電平次數(shù)上限值時，將當(dāng)前 計數(shù)次數(shù)值設(shè)置為高電平次數(shù)上限值，在2分頻信號的低電平脈寬內(nèi)，將上述 高電平脈寬內(nèi)的計數(shù)次數(shù)值設(shè)置為0;在2分頻信號的低電平脈寬內(nèi)對接收到的本地脈沖時鐘信號進(jìn)行加1計數(shù) 作為計數(shù)次數(shù)值，當(dāng)當(dāng)前計數(shù)次數(shù)值小于預(yù)定的低電平次數(shù)下限值時，將當(dāng)前 計數(shù)次數(shù)值設(shè)置為低電平次數(shù)下限值，在2分頻信號的高電平脈寬內(nèi)，將上述 低電平脈寬內(nèi)的計數(shù)次數(shù)值設(shè)置為0。
12. 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，該方法還包括判斷鑒相值是否在設(shè)定的范圍內(nèi)，并根據(jù)判斷結(jié)果作出相應(yīng)指示。
13. —種鎖相環(huán)，包括鑒相器，用于根據(jù)接收到秒脈沖信號和本地時鐘 信號，確定并存儲當(dāng)前輸入秒脈沖信號與脈沖時鐘信號之間的鑒相值；其特征 在于所述鑒相器進(jìn)一步地包括分頻模塊，對接收到的所述參考時鐘信號進(jìn)行2分頻，輸出2分頻信號； 延時模塊，將所述2分頻信號進(jìn)行延時，輸出延時信號，延遲時間為一個所述本地脈沖時鐘周期；鑒相模組，接收所述2分頻信號和延時信號，以所述本地脈沖時鐘信號為 計數(shù)時鐘，在所述2分頻信號的高電平脈寬或者低電平脈寬時間段內(nèi)，對本地 脈沖時鐘信號進(jìn)行計數(shù)，且在所述延時信號和2分頻信號電平狀態(tài)不相同時， 輸出該次計數(shù)次數(shù)值作為鑒相值，并重新開始計數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種鑒相器，接收參考時鐘信號以及本地脈沖時鐘信號，包括分頻模塊，對接收到的所述參考時鐘信號進(jìn)行2分頻，輸出2分頻信號；延時模塊，將所述2分頻信號進(jìn)行延時，輸出延時信號，延時時間為一個所述本地脈沖時鐘周期；鑒相模組，接收所述2分頻信號和延時信號，以所述本地脈沖時鐘信號為計數(shù)時鐘，在所述2分頻信號的高電平脈寬或者低電平脈寬時間段內(nèi)，對本地脈沖時鐘信號進(jìn)行計數(shù)，且在所述延時信號和2分頻信號電平狀態(tài)不相同時，輸出該次計數(shù)次數(shù)值作為鑒相值，并重新開始計數(shù)。本發(fā)明還公開一種鑒相方法和鎖相環(huán)。本發(fā)明的鑒相器和鑒相方法對輸入信號頻率無特殊要求，直接判斷鑒相結(jié)果正確性，鎖相環(huán)通用性強(qiáng)。
文檔編號H03L7/16GK101299609SQ20071009898
公開日2008年11月5日 申請日期2007年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月30日
發(fā)明者何宇東 申請人:大唐移動通信設(shè)備有限公司