摘 要：一種無晶體振蕩器的無線接收器，包括前端濾波器、低噪聲放大器和、混頻器和、中頻濾波器、90。移相網(wǎng)絡(luò)、鑒頻器、電荷泵、濾波電容、壓控振蕩器、信號解調(diào)電路和鎖定檢測電路內(nèi)部集成采用由頻率減法器，壓控振蕩器和頻率電壓轉(zhuǎn)換電路組成的反饋回路來取代外部晶體振蕩器，壓控振蕩器輸出頻率能夠很好的跟隨輸入?yún)⒖碱l率，以提供一個高精度的本地振蕩頻率。

關(guān)鍵詞：無晶體震蕩；無線接收器；頻率減法器；壓控振蕩器；震蕩頻率

一、引言

現(xiàn)有的無線通信系統(tǒng)需要一個獨立的晶體振蕩器為發(fā)射器和接收器提供一個精確的用于頻率和時鐘同步的參考頻率。但是，晶體振蕩器的應(yīng)用存在占用面積大，成本高等缺點。無線通信系統(tǒng)由無線發(fā)射器與無線接收器構(gòu)成，無線發(fā)射器與無線接收器需要工作在嚴(yán)格相同的參考時鐘頻率下，以確保數(shù)據(jù)的正確發(fā)送和接收，系統(tǒng)的參考時鐘頻率受外部制造工藝、工作電壓和溫度等因素的影響必須很小。當(dāng)前的無線通信系統(tǒng)通常采用晶體振蕩器和以提供精確的參考頻率。晶體振蕩器和的物理特性能夠提供一個穩(wěn)定的頻率，典型的頻率誤差。但是，晶體振蕩器本身高昂的成本、較大的外形尺寸以及帶來額外的硬件和安裝工藝成本，促使我們尋找新的無需晶體振蕩器的技術(shù)。

目前，存在相關(guān)的無晶體振蕩器技術(shù)只是通過改善內(nèi)部振蕩器來實現(xiàn)的，這些技術(shù)只能將頻率誤差控制在一定的誤差范圍內(nèi)，且不具有自動跟蹤校準(zhǔn)功能。這樣的頻率誤差范圍僅適用于某些對頻率要求不嚴(yán)格的相關(guān)應(yīng)用中，遠(yuǎn)不能滿足無線通信系統(tǒng)對頻率誤差的要求。

為了解決以上技術(shù)中存在的問題，本文提出了以下技術(shù)解決方案。本文內(nèi)部集成采用由頻率減法器，壓控振蕩器和頻率電壓轉(zhuǎn)換電路組成的反饋回路來取代外部晶體振蕩器，壓控振蕩器輸出頻率能夠很好的跟隨輸入?yún)⒖碱l率，以提供一個高精度的本地振蕩頻率。當(dāng)輸入?yún)⒖碱l率發(fā)生變化時，頻率減法器輸出頻差也將跟隨變化，頻率電壓轉(zhuǎn)換電路輸出的控制電壓也將跟隨變化，變化的控制電壓控制壓控振蕩器的輸出頻率變化，使的輸出頻率跟隨輸入?yún)⒖碱l率變化。通過這樣的機理，可以實現(xiàn)將頻率減法器輸出的頻率有效的控制在解調(diào)電路的帶寬以內(nèi)，始終保證電路能夠正常的解調(diào)。

二、無晶體振蕩器的無線接收器設(shè)計

（一）無晶體振蕩器的無線接收器原理

無晶體振蕩器的無線接收器接收到由外部無線發(fā)射設(shè)備發(fā)射的無線電信號，通過內(nèi)部濾波器的濾波處理，接收器選擇出所需要的參考信號頻率，頻率減法器將參考信號頻率與壓控振蕩器的輸出頻率進(jìn)行減法運算，輸出信號頻率為兩個信號的差值，頻率電壓轉(zhuǎn)換電路將頻率減法器的輸出信號的頻率量轉(zhuǎn)化成與之成正比的電壓量輸出，采用這個電壓去控制壓控振蕩器。若頻率減法器輸出誤差頻率過大，以至于信號解調(diào)電路不能正常解調(diào)，則頻率電壓轉(zhuǎn)換電路將輸出一個與之成正比的電壓，控制壓控振蕩器輸出頻率變化以逼近參考信號頻率，直到參考信號頻率與壓控振蕩器的頻率誤差在解調(diào)電路的帶寬之內(nèi)，保證解調(diào)電路能夠正常解調(diào)。

（二）無晶體振蕩器的無線接收器構(gòu)成

無晶體振蕩器的無線接收器包括前端濾波器、低噪聲放大器和、混頻器和、中頻濾波器和、。移相網(wǎng)絡(luò)、鑒頻器、電荷泵、濾波電容、壓控振蕩器、信號解調(diào)電路和鎖定檢測電路，其中，混頻器和、中頻濾波器和的等效圖為圖中的頻率減法器鑒頻器、電荷泵、濾波電容的等效圖為圖中頻率電壓轉(zhuǎn)換電路。

無晶體振蕩器的無線接收器接收到由外部無線發(fā)射設(shè)備發(fā)射的無線電信號，通過內(nèi)部濾波器的濾波處理，接收器選擇出所需要的參考信號頻率。參考信號通過低噪聲放大器放大。參考信號頻率與壓控振蕩器輸出頻率共同經(jīng)過混頻器和中頻濾波器，中頻濾波器輸出信號頻率等于參考信號與壓控振蕩器輸出信號的差值。中頻濾波器和輸出信號頻率經(jīng)過鑒頻器、電荷泵和濾波電容，濾波電容輸出電壓與頻差成正比。濾波電容輸出電壓控制壓控振蕩器的輸出頻率。其中，移相網(wǎng)絡(luò)將壓控振蕩器產(chǎn)生出來的一路信號轉(zhuǎn)換成兩路正交信號，從而反饋回混頻器。當(dāng)頻差大于系統(tǒng)所設(shè)定的誤差頻率時，由混頻器和中頻濾波器、鑒頻器、電荷泵、濾波電容、壓控振蕩器、以及90。移相網(wǎng)絡(luò)組成的負(fù)反饋環(huán)路將通過負(fù)反饋減小頻差，以使得頻差小于系統(tǒng)所設(shè)定的誤差頻率。鎖定檢測電路用于檢測判斷頻差的值是否小于的值，若頻差大于，則鎖定檢測電路輸出低電平，若頻差小于，則鎖定檢測電路輸出高電平，表示壓控振蕩器輸出頻率已經(jīng)跟蹤鎖定了輸入?yún)⒖夹盘栴l率。信號解調(diào)電路能夠解調(diào)出正確的接收數(shù)據(jù)。鎖定檢測電路包括分頻器、計數(shù)器和、門電路和輸出鎖存器。分頻器將圖中的壓控振蕩器輸出頻率進(jìn)行一定的分頻處理，產(chǎn)生一個較低的參考頻率，送到計數(shù)器同時將圖中中頻濾波器或的輸出誤差頻率信號一一送到計數(shù)器。計數(shù)器和的內(nèi)部結(jié)構(gòu)相同，對輸入信號的上升沿進(jìn)行相同數(shù)量的計數(shù)，計數(shù)完成輸出高電平。清零信號端輸入高電平用于對計數(shù)器實現(xiàn)清零處理，清零完成后，計數(shù)器從零開始從新計數(shù)，輸出端保持低電平，直到下一次數(shù)據(jù)計滿為止。計數(shù)器和同時對頻率信號和頻差進(jìn)行計數(shù)，對到其中頻率較高的信號計數(shù)完成時，計數(shù)器優(yōu)先輸出高電平，另一個計數(shù)器由于數(shù)據(jù)未計滿，依然保持低電平。兩個計數(shù)器的輸出送到或門電路，或門電路輸出高電平，將兩個計數(shù)器同時清零，開始下一個周期的計數(shù)。同時，兩個計數(shù)器的輸出狀態(tài)送到鎖存器，鎖存器將計數(shù)器的輸出狀態(tài)鎖存起來，鎖存器的輸出狀態(tài)反映了信號和頻率的大小。

（三）無晶體振蕩器的無線接收器實施方式

本文由前端濾波器，低噪聲放大器和，混頻器、中頻濾波器、移相網(wǎng)絡(luò)、鑒頻器、電荷泵、濾波電容、壓控振蕩器、信號解調(diào)電路和鎖定檢測電路組成。初始狀態(tài)下，壓控振蕩器的輸入電壓被設(shè)置為一個初始值，輸出信號頻率為。壓控振蕩器輸出頻率與輸入電壓成正比。外部天線接收到無線電信號以后，通過前端的高頻濾波器濾波和低噪聲放大器、放大處理以后，產(chǎn)生出一個能為后端電路處理的參考信號，假設(shè)參考信號頻率為。壓控振蕩器的輸出信號通過移相網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生兩路正交信號，兩者頻率相同，相位相差90°?；祛l器的輸出信號經(jīng)過中頻濾波器，濾波器為低通濾波器，若輸出信號頻率低于參考信號頻率，鑒頻器輸出高電平，此高電平信號控制電荷泵以恒定電流工向電容進(jìn)行充電。電容上的電壓逐漸升高，控制壓控振蕩器的輸出頻率增加，直到輸出頻率接近參考頻率，頻率差值小于系統(tǒng)設(shè)定的最小誤差頻率為止。同理，若高于，鑒頻器輸出低電平，此低電平信號控制電荷泵以恒定電流工向電容進(jìn)行放電。電容上的電壓逐漸降低，控制壓控振蕩器的輸出頻率減小，直到輸出頻率接近參考頻率，頻率差值小于系統(tǒng)設(shè)定的最小誤差頻率為止。當(dāng)頻率差值小于閾值時，鎖定檢測電路輸出高電平其他情況下輸出為低電平，表示壓控振蕩器輸出頻率已經(jīng)跟蹤鎖定了輸入?yún)⒖夹盘栴l率。信號解調(diào)電路能夠解調(diào)出正確的接收數(shù)據(jù)。

四、結(jié)論

內(nèi)部集成采用由頻率減法器，壓控振蕩器和頻率電壓轉(zhuǎn)換電路組成的反饋回路來取代外部晶體振蕩器，壓控振蕩器輸出頻率能夠很好的跟隨輸入?yún)⒖碱l率，以提供一個高精度的本地振蕩頻率。無晶體振蕩器的無線接收器接收到由外部無線發(fā)射設(shè)備發(fā)射的無線電信號，通過內(nèi)部濾波器的濾波處理，接收器選擇出所需要的參考信號頻率，頻率減法器將參考信號頻率與壓控振蕩器的輸出頻率進(jìn)行減法運算，輸出信號頻率為兩個信號的差值，頻率電壓轉(zhuǎn)換電路將頻率減法器的輸出信號的頻率量轉(zhuǎn)化成與之成正比的電壓量輸出，采用這個電壓去控制壓控振蕩器。從而獲得一個精度較高的本地頻率。

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作者簡介：

孫夢鴿（1993年-），女，漢族，山東臨沂人，華東政法大學(xué)商學(xué)院金融學(xué)碩士，主要從事金融學(xué)研究。