專利名稱：信號相位跟蹤網(wǎng)絡的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及信號跟蹤技術，更具體的涉及一種信號相位跟蹤網(wǎng)絡。
背景技術：
通常，通信中傳輸?shù)男盘柧哂蓄l率和相位兩種屬性，基于信號頻率、相位的變化處理是現(xiàn)代通信的基礎，做為其中的一方面，信號跟蹤技術也在不斷的向前發(fā)展。信號跟蹤技術是指通過跟蹤檢測信號的變化(包括頻率變化或相位變化等)，以達到進一步控制信號傳輸?shù)哪康?，其在通信中具有重要的位置，在各個行業(yè)都有廣泛應用，特別是涉及通信的行業(yè)中，例如航天通信、衛(wèi)星通信以及移動通信中，信號跟蹤檢測都是必不可少的關鍵部分?，F(xiàn)有的信號跟蹤技術有多種，但基本原理都是基于檢測信號的頻率(或相位)變化展開的，通過跟蹤檢測信號的頻率(或相位)變化，可以了解通信的狀態(tài)，以便在出現(xiàn)故障時迅速找到原因，或通過反饋控制使通信保持一定的狀態(tài)。鎖相環(huán)技術就是一種廣泛應用的跟蹤控制信號相位的技術，通過跟蹤參考源信號的相位變化，進一步達到控制信號輸出，使輸出信號穩(wěn)定的目的，其實現(xiàn)主要基于相位反饋控制的原理，請參看圖1所示的鎖相環(huán)(PLL)組成模塊圖，鎖相環(huán)(PLL)主要由鑒相器11(Phase Detector，PD)、環(huán)路濾波器12(Loop Filter，LF)和壓控振蕩器13(VoltageControlled Oscillator，VCO)三個基本部件組成，其中鑒相器11用于對參考源信號與本振源信號進行鑒相，并輸出鑒相結(jié)果給低通濾波器12，所述的低通濾波器12則對鑒相器11輸出信號進行濾波，并轉(zhuǎn)化為電壓信號輸出給壓控振蕩器13，所述的壓控振蕩器13則將輸出結(jié)果反饋回鑒相器11，這樣的循環(huán)反饋處理能使壓控振蕩器13的頻率和相位均與輸入?yún)⒖荚葱盘柋３执_定的關系，并且使輸入?yún)⒖荚葱盘栔写嬖诘脑肼暭皦嚎卣袷幤?3自身的相位噪聲得到一定的抑制。但實際通信中需要跟蹤檢測的參考源信號可能并不止一個，要解決這個問題，有兩種實現(xiàn)方案第一種方案，應用鎖相環(huán)閉環(huán)電路對多個頻率相近的參考源信號跟蹤，這種方案存在下面的缺點1、鎖相環(huán)是一個閉環(huán)系統(tǒng)，一個鎖相環(huán)電路只能跟蹤一個參考源信號，要想實現(xiàn)跟蹤多個參考源信號就需多個鎖相環(huán)電路，即一個本振源信號跟蹤一個參考源信號，顯然這種實現(xiàn)方案并不經(jīng)濟，而且本振源，例如石英晶體振蕩器，可靠性差，使用越多，電路系統(tǒng)的可靠性就越差，譬如，本振源為石英晶體壓控振蕩器(VCXO)，目前業(yè)界的失效率大約為100FITS，假設使用10個VCXO，則失效率就為1000FITS，這將大大影響系統(tǒng)的可靠性；2、鎖相環(huán)是一種反饋控制閉環(huán)系統(tǒng)，因此存在不穩(wěn)定的可能性，當在某一頻率上，環(huán)路的開環(huán)增益大于1，而相移接近180度時，環(huán)路可能產(chǎn)生振蕩。
第二種方案，打開鎖相環(huán)，即鎖相環(huán)處于開環(huán)狀態(tài)，由多個開環(huán)的鎖相環(huán)電路對多個參考源信號進行跟蹤，這種方法有下面的缺點1、開環(huán)時壓控振蕩器的相位噪聲對鎖相環(huán)路噪聲影響很大，而閉環(huán)鎖相環(huán)電路對于壓控振蕩器的相位噪聲有很好的過濾作用，如果使鎖相環(huán)處于開環(huán)跟蹤參考源信號相位的話，鎖相環(huán)就沒有上述的優(yōu)勢，反而由于壓控振蕩器的存在出現(xiàn)上述的問題；
2、鎖相環(huán)中對壓控振蕩器的使用要求較高，如頻率穩(wěn)定度好，控制靈敏度高，控制特性的線性度要好，線性區(qū)域要寬，噪聲盡可能低，這些要求之間往往是矛盾的，設計時要折衷考慮，如果處于開環(huán)狀態(tài)，顯然壓控振蕩器的使用將形成上述的問題，使設計更加復雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種信號相位跟蹤網(wǎng)絡，以解決現(xiàn)有技術在當有多個頻率相近的參考源時不能利用一個本振源跟蹤多個參考源的問題。
為了實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明提供的一種信號相位跟蹤網(wǎng)絡，用于跟蹤多個參考源信號相位，包括提供基準本振源信號以便跟蹤參考源信號的本振源，該網(wǎng)絡還包括時鐘驅(qū)動器，用于驅(qū)動本振源輸出多個信號以跟蹤相應的多個參考源信號；至少二個相位調(diào)整電路，分別與時鐘驅(qū)動器信號輸出端相連，所述相位調(diào)整電路用于根據(jù)時鐘驅(qū)動器輸出的一路本振源信號，跟蹤一路參考源信號并根據(jù)跟蹤檢測結(jié)果調(diào)整時鐘驅(qū)動器輸出的該路本振源信號相位。
具體的，所述相位調(diào)整電路包括鑒相器，用于將一路本振源信號與一路參考源信號進行鑒相，并輸出相位誤差電壓；濾波器，用于對來自鑒相器的相位誤差電壓進行濾波并輸出；移相器，用于根據(jù)濾波器輸出的電壓對所述本振源信號進行移相。
另外，所述相位調(diào)整電路還包括過零檢測器，用于檢測鑒相器輸出的相位誤差電壓，在所述的相位誤差電壓從最大值(或最小值)向零值跳變時，輸出一個使本振源信號增加(或減少)一個波形的控制信號給波形增減器；波形增減器，用于根據(jù)過零檢測器輸出的控制信號使本振源信號增加(或減少)一個波形，并輸出給移相器。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有下面的優(yōu)點1、通過時鐘驅(qū)動器驅(qū)動本振源提供多個本振源信號，可用于跟蹤多個參考源信號，由于只使用了一個本振源實現(xiàn)跟蹤多個參考源信號，可靠性相對提高；2、本發(fā)明中的開環(huán)相位跟蹤網(wǎng)絡中沒有應用壓控振蕩器，解決了鎖相環(huán)開環(huán)狀態(tài)下應用壓控振蕩器造成的諸多問題，如壓控振蕩器的相位噪聲對鎖相環(huán)路噪聲的影響，壓控振蕩器對頻率穩(wěn)定度、控制靈敏度以及控制特性的線性度等的不同要求造成的設計復雜；3、鎖相環(huán)是一種反饋控制系統(tǒng)，因此存在不穩(wěn)定的可能性，當在某一頻率上，環(huán)路的開環(huán)增益大于1，而相移接近180度時，環(huán)路可能產(chǎn)生振蕩，而本發(fā)明由于是開環(huán)，穩(wěn)定性較好，另一方面，通過加入過零檢測器和波形增減器，跟蹤參考源信號相位的范圍可以擴展到360度的范圍，而不存在穩(wěn)定性的問題。


圖1是現(xiàn)有技術鎖相環(huán)的組成模塊圖；圖2是本發(fā)明第一實施例的組成模塊圖；圖3是本發(fā)明第二實施例的組成模塊圖；圖4是本發(fā)明第三實施例的組成模塊圖；圖5是本發(fā)明第四實施例的組成模塊圖；圖6是本發(fā)明對輸出波形整形的組成模塊圖。
具體實施例方式
如圖2所示，本發(fā)明的第一實施例，可用于跟蹤多個參考源信號并根據(jù)跟蹤檢測的結(jié)果控制本振源信號輸出的信號相位跟蹤網(wǎng)絡，包括一個提供基準本振源信號的本振源10，另外還包括時鐘驅(qū)動器21，用于驅(qū)動本振源10輸出多個信號以跟蹤相應的多個參考源信號；至少兩個相位調(diào)整電路22，分別與時鐘驅(qū)動器21信號輸出端相連，所述相位調(diào)整電路22用于根據(jù)時鐘驅(qū)動器21輸出的一路本振源信號，跟蹤一路參考源信號并根據(jù)跟蹤檢測結(jié)果調(diào)整時鐘驅(qū)動器21輸出的該路本振源信號相位。
如圖3所示，本發(fā)明的第二實施例，可用于跟蹤多個參考源信號并根據(jù)跟蹤檢測的結(jié)果控制本振源信號輸出的信號相位跟蹤網(wǎng)絡，包括一個提供基準本振源信號的本振源10，另外還包括時鐘驅(qū)動器21，用于驅(qū)動本振源10輸出多個信號以跟蹤相應的多個參考源信號；至少兩個鑒相器11、濾波器12及壓控移相器30組成的相位調(diào)整電路組，每組中鑒相器11用于將一路本振源信號與一路參考源信號進行鑒相，并輸出相位誤差電壓；濾波器12，用于對來自鑒相器11的相位誤差電壓進行濾波并輸出；壓控移相器30，用于根據(jù)濾波器12輸出的電壓對所述本振源信號進行移相。
如圖4所示，本發(fā)明的第三實施例，可用于跟蹤多個參考源信號并根據(jù)跟蹤檢測的結(jié)果控制本振源信號輸出的信號相位跟蹤網(wǎng)絡，包括一個提供基準本振源信號的本振源10，另外還包括時鐘驅(qū)動器21，用于驅(qū)動本振源10輸出多個信號以跟蹤相應的多個參考源信號；至少兩個鑒相器11、濾波器12、壓控移相器30及固定延時器40組成的相位調(diào)整電路組，每組中鑒相器11用于將一路本振源信號與一路參考源信號進行鑒相，并輸出相位誤差電壓；濾波器12，用于對來自鑒相器11的相位誤差電壓進行濾波并輸出；固定延時器40，位于時鐘驅(qū)動器21與壓控移相器30之間，用于對輸出給壓控移相器30的本振源信號補償鑒相器11和濾波器12造成的延時；壓控移相器30，用于根據(jù)濾波器11輸出的電壓對所述本振源信號進行移相。
如圖5所示，本發(fā)明的第四實施例，可用于跟蹤多個參考源信號并根據(jù)跟蹤檢測的結(jié)果控制本振源信號輸出的信號相位跟蹤網(wǎng)絡，包括一個提供基準本振源信號的本振源20，另外還包括時鐘驅(qū)動器21，用于驅(qū)動本振源10輸出多個信號以跟蹤相應的多個參考源信號；至少兩個鑒相器11、濾波器12、壓控移相器30、固定延時器40及過零檢測器50和波形檢測器51組成的相位調(diào)整電路組，每組中鑒相器11用于將一路本振源信號與一路參考源信號進行鑒相，并輸出相位誤差電壓；濾波器12，用于對來自鑒相器11的相位誤差電壓進行濾波并輸出；固定延時器40，位于時鐘驅(qū)動器21與壓控移相器30之間，用于對輸出給壓控移相器30的本振源信號補償鑒相器11和濾波器12造成的延時；過零檢測器50，用于檢測鑒相器11輸出的相位誤差電壓，在所述的相位誤差電壓從最大值(或最小值)向零值跳變時，輸出一個使本振源信號增加(或減少)一個波形的控制信號給波形增減器51；波形增減器51，位于時鐘驅(qū)動器21與固定延時器40之間，用于根據(jù)過零檢測器50輸出的控制信號使本振源信號增加(或減少)一個波形，并輸出給壓控移相器30；壓控移相器30，用于根據(jù)濾波器11輸出的電壓對所述本振源信號進行移相并輸出。
以下參照圖2說明本發(fā)明信號相位跟蹤網(wǎng)絡的工作原理。
一個本振源10通過時鐘驅(qū)動器21驅(qū)動可輸出多路本振源信號以便跟蹤多路參考源信號，其中的一路本振源信號送入一個相位調(diào)整電路22中跟蹤一路參考源信號，根據(jù)跟蹤檢測的結(jié)果調(diào)整該路本振源信號相位并輸出，由于只用了一個本振源10就實現(xiàn)跟蹤多個參考源信號，因此，避免了使用多個本振源造成的可靠性差的問題。
以下參照圖3說明由鑒相器11、濾波器12及壓控移相器30組成的相位調(diào)整電路22的工作方式。由于各個相位調(diào)整電路22的工作方式是相同的，下面僅以跟蹤第一路參考源信號的相位調(diào)整電路22進行說明。
當時鐘驅(qū)動器21輸出一個本振源信號后，一路送入鑒相器11，另一路送給壓控移相器30，其中送入鑒相器11的一路本振源信號與第一路參考源信號鑒相，鑒相器11根據(jù)鑒相的結(jié)果相應輸出一個相位誤差電壓，濾波器12接收該誤差電壓后，還需要進行濾波處理，以將該誤差電壓平滑處理后輸出給壓控移相器30，所述的壓控移相器30是一個壓控元件，根據(jù)濾波器輸出的平滑處理過的誤差控制電壓調(diào)整本振源信號相位并最終輸出。與現(xiàn)有技術不同的是本發(fā)明中信號相位跟蹤網(wǎng)絡采用了開環(huán)系統(tǒng)，為了避免跟蹤電路中由于壓控振蕩器的存在而形成的頻率穩(wěn)定度不好，控制靈敏度要求較高以及壓控振蕩器的相位噪聲對環(huán)路噪聲的影響等，本發(fā)明中采用了一個壓控移相器30，以避免上述的問題。
下面請參看圖4，實際的信號傳輸過程中，信號經(jīng)過鑒相器11和濾波器12輸出會產(chǎn)生一定的延時，如果延時過大，會使通過壓控移相器30調(diào)整輸出的信號產(chǎn)生誤差，因此，優(yōu)化的，可在相位調(diào)整電路22中加入一個固定延時器40，所述的固定延時器40主要用于補償鑒相器11和濾波器12造成的延時，實際實施時，可如圖4加在時鐘驅(qū)動器21和壓控移相器30之間，也可在鑒相器11及濾波器12之后加入一個延時補償器(沒有在圖4中示出)，加入延時器后的工作方式類同，這里不再贅述。
下面請參看圖5，進一步說明本發(fā)明的相位跟蹤電路，與上述實施例不同的是本實施例中在相位調(diào)整電路22中加入了一個過零檢測器50和一個波形增減器51，由于其他部分如鑒相器11及濾波器12和壓控移相器30的工作方式是相同的，以下只重點敘述過零檢測器50和波形增減器51的工作方式，具體的跟蹤參考源信號時，過零檢測器50檢測鑒相器10輸出的相位誤差電壓，當參考源相位超前本振源相位360度時，鑒相器11輸出電壓會產(chǎn)生跳變，即從最大值向零值跳變，這時過零檢測器50會檢測到這個電壓的跳變，并輸出一個控制信號給波形增減器51，控制波形增減器給本振源信號增加一個波形，而當參考源相位落后本振源相位360度時，鑒相器11輸出電壓會從最小值向零值跳變，這時過零檢測器50會檢測到這個電壓的跳變，同樣輸出一個控制信號給波形增減器51，控制波形增減器51給本振源信號減少一個波形，不難看出，本發(fā)明的相位跟蹤電路跟蹤參考源相位的范圍從原來鎖相環(huán)的180度提高到了360度，也即本發(fā)明不但可以跟蹤相位的變化，也可跟蹤頻率的變化。
上述本實施方式中濾波器12的作用主要是平滑處理鑒相器10輸出的脈沖電壓信號，所以實際只需用一個積分器就可實現(xiàn)，另外，如圖6所示，本發(fā)明的相位跟蹤網(wǎng)絡中還可以包括一個整形器60，用于將相位調(diào)整電路22輸出的信號進行整形，例如在本振源信號或參考源信號為方波的情況，所述的整形器60可將相位調(diào)整電路22輸出的正弦波整形為方波。
以上所述，僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，非因此即局限本發(fā)明的權利范圍，凡運用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所為的等效變化，均理同包含于本發(fā)明的權利要求范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種信號相位跟蹤網(wǎng)絡，用于跟蹤多個參考源信號相位，包括提供基準本振源信號以便跟蹤參考源信號的本振源，其特征在于，該網(wǎng)絡還包括時鐘驅(qū)動器，用于驅(qū)動本振源輸出多個信號以跟蹤相應的多個參考源信號；至少二個相位調(diào)整電路，分別與時鐘驅(qū)動器信號輸出端相連，所述相位調(diào)整電路用于根據(jù)時鐘驅(qū)動器輸出的一路本振源信號，跟蹤一路參考源信號并根據(jù)跟蹤檢測結(jié)果調(diào)整時鐘驅(qū)動器輸出的該路本振源信號相位。
2.根據(jù)權利要求1所述的信號相位跟蹤網(wǎng)絡信號相位跟蹤網(wǎng)絡，其特征在于，所述相位調(diào)整電路包括鑒相器，用于將一路本振源信號與一路參考源信號進行鑒相，并輸出相位誤差電壓；濾波器，用于對來自鑒相器的相位誤差電壓進行濾波并輸出；移相器，用于根據(jù)濾波器輸出的電壓對所述本振源信號進行移相。
3.根據(jù)權利要求2所述的信號相位跟蹤網(wǎng)絡，其特征在于，所述相位調(diào)整電路還包括一個固定延時器，位于時鐘驅(qū)動器與移相器之間，用于補償鑒相器和濾波器造成的延時。
4.根據(jù)權利要求2所述的信號相位跟蹤網(wǎng)絡，其特征在于，所述相位調(diào)整電路還包括延時補償器，位于濾波器和移相器之間，用于補償鑒相器和濾波器造成的延時。
5.根據(jù)權利要求3所述的信號相位跟蹤網(wǎng)絡，其特征在于，所述相位調(diào)整電路還包括過零檢測器，用于檢測鑒相器輸出的相位誤差電壓，在所述的相位誤差電壓從最大值(或最小值)向零值跳變時，輸出一個使本振源信號增加(或減少)一個波形的控制信號給波形增減器；波形增減器，位于時鐘驅(qū)動器與固定延時器之間，用于根據(jù)過零檢測器輸出的控制信號使本振源信號增加(或減少)一個波形，并輸出給移相器。
6.根據(jù)權利要求2、3或4所述的信號相位跟蹤網(wǎng)絡，其特征在于，所述濾波器為積分器。
7.根據(jù)權利要求1所述的信號相位跟蹤網(wǎng)絡，其特征在于，所述網(wǎng)絡還包括整形器，與相位調(diào)整電路輸出端相連，用于對相位調(diào)整電路輸出的波形進行整形。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種信號相位跟蹤網(wǎng)絡，用于跟蹤多個參考源信號相位，包括提供基準本振源信號以便跟蹤參考源信號的本振源，該網(wǎng)絡還包括時鐘驅(qū)動器，用于驅(qū)動本振源輸出多個信號以跟蹤相應的多個參考源信號；多個相位調(diào)整電路，分別與時鐘驅(qū)動器信號輸出端相連，所述相位調(diào)整電路用于根據(jù)時鐘驅(qū)動器輸出的一路本振源信號，跟蹤一路參考源信號并根據(jù)跟蹤檢測結(jié)果調(diào)整時鐘驅(qū)動器輸出的該路本振源信號相位。本發(fā)明通過時鐘驅(qū)動器驅(qū)動本振源提供多個本振源信號，可用于跟蹤多個參考源信號，由于只使用了一個本振源實現(xiàn)跟蹤多個參考源信號，可靠性相對提高。
文檔編號H04B7/00GK1553592SQ0314089
公開日2004年12月8日 申請日期2003年6月6日 優(yōu)先權日2003年6月6日
發(fā)明者夏春城, 袁明川, 謝榮華 申請人:華為技術有限公司