專利名稱：快速聲光可調(diào)諧濾波器的發(fā)生器及其頻率快速鎖定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電子振蕩和調(diào)制類，尤其涉及高頻聲光可調(diào)諧濾波器的發(fā)生器。
背景技術(shù)：
聲光可調(diào)諧濾波器的發(fā)生器(AOTF)是用來產(chǎn)生和輸出高頻信號的一種驅(qū)動裝置。目前，聲光可調(diào)諧濾波器的發(fā)生器(AOTF)由鎖相環(huán)環(huán)路和電流功率放大輸出電路組成。鎖相環(huán)環(huán)路由鑒相器，低通濾波器，壓控振蕩器用導體順序連接，除N分頻器用導體其一端與鑒相器連接，另一端與壓控振蕩器的輸出端連接，用于輸出低速高頻信號。電流功率放大輸出電路，由電流倍增器、前置放大器、功率放大器、RF輸出接口用導體順序連接；其電流倍增器并由導體與壓控振蕩器的輸出端連接，用于將壓控振蕩器輸出的低速高頻信號的電流和功率進行放大處理。但是，由鑒相器，低通濾波器，壓控振蕩器等及除N分頻器組成的傳統(tǒng)鎖相環(huán)頻率合成器，在轉(zhuǎn)換頻率時需要一定的時間才能再次鎖定。且鎖定時間的長短是由環(huán)路的自然頻率和跳變的頻率間隔決定的。通過合理優(yōu)化設計只可以使其接近自然頻率的限制。沒有可能使其低于這一限制。并且在大幅度頻率跳變時，由于壓控振蕩器的輸出頻率和輸入電壓基本成正比，電壓越大(頻率差越大)所需的鎖定時間越長。其鎖定時間長達幾百微秒甚至毫秒，這極大地限制了頻率掃描速度的提高，同時也影響了高頻信號輸出的質(zhì)量、時間和分光速度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種快速聲光可調(diào)諧濾波器的發(fā)生器及其輸出頻率的快速調(diào)整鎖定方法，以解決上述難題。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，一種快速聲光可調(diào)諧濾波器的發(fā)生器，它包括一個鎖相環(huán)環(huán)路，由鑒相低通濾波器，壓控振蕩器用導體順序連接，除N分頻器用導體其一端與鑒相低通濾波器連接，另一端與壓控振蕩器的輸出端連接；一個電流功率放大輸出電路，由前置放大器、功率放大器、RF輸出接口用導體順序連接。
本發(fā)明在發(fā)生器內(nèi)還設置有
一個智能鎖相環(huán)環(huán)路，用于產(chǎn)生和輸出可調(diào)高頻信號。智能鎖相環(huán)環(huán)路由加法器、D/A轉(zhuǎn)換器、微處理器用導體順序連接；加法器并設置在鑒相低通濾波器與壓控振蕩器之間的連接導體中；微處理器還有一端和另一端分別與除N分頻器、鑒相低通濾波器連接。
一種快速聲光可調(diào)諧濾波器的發(fā)生器的頻率快速鎖定方法，它包括下列步驟；1.在微處理器中，對應每一個分頻比相應設置、存儲一個D/A數(shù)值。
2.由控制裝置向微處理器輸入所需輸出的頻率值信號。
3.微處理器由輸入的所需輸出頻率值的信號，一方面向除N分頻器發(fā)出相應的變頻系數(shù)，由鑒相低通濾波器輸出一電壓值至加法器一端，同時微處理器經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器向加法器的另一端輸出整數(shù)所對應的壓控電壓值。
4.加法器將鑒相低通濾波器輸出的電壓值與D/A轉(zhuǎn)換器輸出的電壓值相加后，向壓控振蕩器施加調(diào)節(jié)壓控電壓值，直至壓控振蕩器輸出所需頻率的高頻信號。
由于本發(fā)明采用了以上的技術(shù)方案，因而具有1，高速頻率快速調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)換的特點；2，可輸出寬廣的掃描頻率范圍(30-90MHz)；4，靈活的頻率掃描計劃，(數(shù)量、間隔、時間、循環(huán)、驅(qū)動功率等可調(diào)整)；5，粗、精調(diào)整相結(jié)合，快速調(diào)節(jié)輸出高頻信號及其頻率鎖定；6，可單獨立使用，也可提供給其它設備內(nèi)作為高頻信號輸出的驅(qū)動源；7，可對輸出功率進行快速調(diào)制。


圖1是本發(fā)明的快速聲光可調(diào)諧濾波器的發(fā)生器中智能鎖相環(huán)環(huán)路的電路原理示意圖；圖2是本發(fā)明的快速聲光可調(diào)諧濾波器的發(fā)生器的電路原理示意圖；圖中1、發(fā)生器2、面板控制器 3、除N分頻器 4、微處理器5、D/A轉(zhuǎn)換器 6、RF輸出 7、加法器 8、壓控振蕩器9、鑒相低通濾波器10、功率放大器 11、前置放大器實施方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施作如下說明在圖1中，發(fā)生器1內(nèi)設置的智能鎖相環(huán)環(huán)路是由加法器7、D/A轉(zhuǎn)換器5、微處理器4、鑒相低通濾波器9、除N分頻器3組成，用于快速產(chǎn)生和輸出可調(diào)高頻電信號。其加法器7、D/A轉(zhuǎn)換器5、微處理器4由導體順序連接；加法器7并設置在鑒相低通濾波器9與壓控振蕩器8連接的導體中。微處理器4還分別由導體與鑒相低通濾波器9及除N分頻器3連接。
在圖2中，發(fā)生器1內(nèi)設置的控制電路，由智能鎖相環(huán)環(huán)路電路和電流功率放大輸出電路用導體連接構(gòu)成。
其中，智能鎖相環(huán)環(huán)路電路由圖1所述，是由加法器7、D/A轉(zhuǎn)換器5、微處理器4、鑒相低通濾波器9、除N分頻器3組成的，用于快速產(chǎn)生和輸出可調(diào)高頻電信號。其加法器7、D/A轉(zhuǎn)換器5、微處理器4由導體順序連接；加法器7并設置在鑒相低通濾波器9與壓控振蕩器8連接導體中。微處理器4還分別由導體與鑒相低通濾波器9及除N分頻器3連接。
電流功率放大輸出電路，其由前置放大器11、功率放大器10、RF輸出接口6用導體順序連接組成，用于將壓控振蕩器8輸出的快速高頻電信號進行電流和功率的放大處理。
發(fā)生器1內(nèi)設置的控制電路，其一端還與控制面板2上各控制開關(guān)(如鍵盤或按鈕、旋鈕開關(guān)等)及微處理器4連接，用于外界輸入調(diào)控指令。
在發(fā)生器1內(nèi)設置的控制電路中，主要器件作用如下1、微處理器4用于高頻聲光可調(diào)諧濾波器的發(fā)生器的管理控制中樞。
2、D/A轉(zhuǎn)換器器5可采用2路8位數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其中一路用于跳頻電壓值放大，另一路用于輸出增益值放大。
3、壓控振蕩器8用于振蕩頻率隨壓控電壓線性變化，可產(chǎn)生和輸出30——90MHz的高頻信號。
4、除N分頻控制器3將來自壓控振蕩器的nf0高頻信號n分頻后，與標準頻率f0比較鑒相，其頻差信號經(jīng)低通濾波器送至壓控振蕩器，進而完成鎖相功能。
5、前置放大器11用于完成信號的初級放大。
6、功率放大器12用于完成高頻信號的功率放大。
7、鑒相低通濾波器9用于控制壓控電壓值。
8、加法器7用于將鑒相低通濾波器輸出的電壓值，與D/A轉(zhuǎn)換器輸出的電壓值相加后，向壓控振蕩器施加調(diào)節(jié)壓控電壓值，直至壓控振蕩器輸出所需輸出頻率的快速鎖定。
快速聲光可調(diào)諧濾波器的發(fā)生器其頻率快速鎖定方法簡述如下本發(fā)明在傳統(tǒng)鎖相環(huán)環(huán)路中加入一電壓加法器7等，加法器7有兩個輸入端和一個輸出端。其關(guān)系為VA+VB＝Vc。
VA為鑒相低通濾波器9輸出，VB為D/A轉(zhuǎn)換器5輸出。頻率合成的分頻比直接決定輸出頻率。分頻比一般是由微處理器4控制的。如果在微處理器4中對應每一個分頻比相應地儲存一個D/A數(shù)椐，改變分頻比(改變輸出頻率)時同時也改變這個D/A值，使壓控振蕩器8的控制電壓跳變到等于或接近下一個跳變頻率所需的電壓值，然后讓鎖相環(huán)路完成余下的自然鎖定過程，即可大大縮短鎖定時間，同時它也遠遠短于傳統(tǒng)環(huán)路鎖定時間。
實際控制過程中并不需要對每一個分頻比輸出不同的D/A電壓。視應用要求可以分段輸出不同的D/A電壓。例如頻率合成工作在30-90MHz、步長為5KHz，可以設置60個不同的D/A電壓對應30-89MHz，在1MHz范圍內(nèi)共用同一個D/A電壓。再如頻率合成工作在55.555MHz，D/A的電壓輸出55MHzHz對應的值，環(huán)路自然鎖定到精確的55.555MHz。如跳變到85.105M，D/A電壓，首先從55MHz對應的電壓跳變到85MHz對應的電壓，環(huán)路自然鎖定到85.105M。
D/A值一般可以可方便地在實際過程中測到。
快速聲光可調(diào)諧濾波器的發(fā)生器其頻率快速鎖定過程中，首先通過面板控制器2上的鍵盤，或按鍵、旋鈕開關(guān)等，向微處器4輸入預置輸出的頻率值信號。例如當按下功能轉(zhuǎn)換控制鍵選擇頻率設置功能時，可通調(diào)節(jié)旋鈕開關(guān)來設置所需的輸出頻率值。微處理器4檢索到設置的頻率值后，會立即計算出變頻系數(shù)。根據(jù)變頻系數(shù)，微處理器4選中一組變頻電阻，完成壓控振蕩器8的頻率粗調(diào)。與此同時微處理器4向D/A轉(zhuǎn)換器5輸出一組數(shù)據(jù)，它的數(shù)模轉(zhuǎn)換值經(jīng)加法器7控制后，恰好是壓控振蕩器8輸出給定的整數(shù)頻率(××MHz)所對應的壓控電壓值。微處理器4同時也向除N分頻控制器3發(fā)出這組變頻系數(shù)，來自壓控振蕩器8的頻率輸出nf0與該系數(shù)相除后，與預置頻率f0比較鑒相，由其鑒相低通濾波器9得到一小于1MHz的小數(shù)頻率(0.××MHz)所對應的壓控電壓值，它與來自加法器7的電壓值疊加后，同時施加于壓控振蕩器8，從而完成了智能鎖相環(huán)的頻率鎖定任務。被鎖定的所需頻率信號經(jīng)電流功率放大輸出電路綜合放大后從機器后部的輸出端子RF6輸出。
本發(fā)明的核心——“智能化鎖相環(huán)”的實質(zhì)，就是應用計算機技術(shù)及D/A轉(zhuǎn)換器技術(shù)，將大范圍頻率跟蹤通過數(shù)/模轉(zhuǎn)換而得以快速實現(xiàn)。它的快速頻率跟蹤為本發(fā)明的高頻聲光可調(diào)諧濾波器的發(fā)生器(AOTF)的多種應用奠定了良好的基礎。本發(fā)明的高頻聲光可調(diào)諧濾波器的發(fā)生器其中的智能鎖相環(huán)的頻率鎖定，之所以快于傳統(tǒng)的聲光可調(diào)諧濾波器的發(fā)生器鎖相環(huán)，是因為D/A的轉(zhuǎn)換速度僅為25微妙。這樣，超大范圍整數(shù)頻率差(例如幾十兆赫茲)的跟蹤就可在幾十微妙內(nèi)完成；而小于1兆赫茲的頻率殘差，則可通過傳統(tǒng)的鎖相方式來完成；頻率跟蹤的總和時間也僅為100微妙左右。與傳統(tǒng)的聲光可調(diào)諧濾波器的發(fā)生器及其鎖相環(huán)相比，其頻率鎖定時間縮短了近10倍。
權(quán)利要求
1.一種快速聲光可調(diào)諧濾波器的發(fā)生器，它包括有一個鎖相環(huán)環(huán)路，由鑒相低通濾波器，壓控振蕩器用導體順序連接，除N分頻器用導體其一端與鑒相低通濾波器連接，另一端與壓控振蕩器的輸出端連接；一個電流功率放大輸出電路，由前置放大器、功率放大器、RF輸出接口用導體順序連接；其特征在于，它還包括一個智能鎖相環(huán)環(huán)路，其由加法器、D/A轉(zhuǎn)換器、微處理器用導體順序連接，加法器并設置在鑒相低通濾波器與壓控振蕩器之間的連接導體中，微處理器還有一端和另一端分別與除N分頻器、鑒相低通濾波器連接，用于產(chǎn)生和輸出可調(diào)高頻信號。
2.一種由權(quán)利要求1所述的快速聲光可調(diào)諧濾波器的發(fā)生器的頻率快速鎖定方法，它包括下列步驟；1)在微處理器中，對應每一個分頻比相應設置、存儲一個D/A數(shù)值，2)由控制裝置向微處理器輸入所需輸出的頻率值信號，3)微處理器由輸入的頻率值信號，一方面向除N分頻器發(fā)出相應的變頻系數(shù)，由鑒相低通濾波器輸出一電壓值至加法器一端，同時微處理器經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器向加法器的另一端輸出整數(shù)所對應的壓控電壓值，4)加法器將鑒相低通濾波器輸出的電壓值與D/A轉(zhuǎn)換器輸出的電壓值相加后，向壓控振蕩器施加調(diào)節(jié)壓控電壓值，直至壓控振蕩器輸出所需頻率的高頻信號。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種快速聲光可調(diào)諧濾波器的發(fā)生器及其輸出頻率快速鎖定的方法。它包括一個鎖相環(huán)環(huán)路,和一個電流功率放大輸出電路。本發(fā)明是在發(fā)生器內(nèi)設置有一智能鎖相環(huán)環(huán)路,其由加法器、D/A轉(zhuǎn)換器、微處理器用導體順序連接;加法器并設置在鑒相低通濾波器與壓控振蕩器之間的連接導體中;微處理器還有一端和另一端分別與除N分頻器、鑒相低通濾波器連接。本發(fā)明在高頻信號的調(diào)制過程中,加法器將鑒相低通濾波器輸出的電壓值與D/A轉(zhuǎn)換器輸出的電壓值相加后,向壓控振蕩器施加調(diào)節(jié)壓控電壓值,直至壓控振蕩器輸出所需輸出頻率的快速鎖定。
文檔編號H03L7/16GK1356776SQ0114515
公開日2002年7月3日 申請日期2001年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月31日
發(fā)明者徐可欣 申請人:徐可欣