[发明专利]一种鉴相器、鉴相方法及锁相环

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域的卫星同步技术，特别地涉及一种鉴相器、鉴相方法及锁相环。

背景技术

目前，数字通信网根据用户需要，可以提供从普通业务到智能增值业务、从语音业务到数据、图象综合业务等的多种不同应用业务，随着各种类型业务的增加，多种业务并存对系统同步的要求就显得更为严格。

由于使用同步卫星系统作为时钟参考源具有相对成本低、精度高等优点，因而目前以各种卫星同步系统作为时钟参考源来提取时钟进行锁相，从而达到系统同步要求的方法比较常见。但是，目前各个国家对系统同步的卫星却有不同的要求，例如，美国希望使用全球定位系统(Global Positioning System，GPS)卫星接收技术，俄罗斯希望使用格洛纳斯(Global Navigation Satellite System，GLONASS)技术，而中国拥有“北斗”卫星同步技术，由此，对于设备制造商来说，就要求设备端时钟同步系统可以兼容根据不同卫星系统而设计的复杂电路，还要能够防止在不同卫星系统之间进行切换引起的相位突跳，这必将造成锁相环电路设计复杂，提高产品的成本和设计周期。

现有技术中，从卫星同步系统中提取时钟的锁相环电路原理框图如图1所示，其是由鉴相器、环路滤波器和压控振荡器组成的一个相位负反馈系统，其中f₀为卫星同步系统输入的时钟信号，f₁为压控振荡器输出信号频率经过N次分频后的信号，该锁相环能够实现参考时钟频率f₀和压控晶振输出频率f₁的一致。

在上述电路中，鉴相器是锁相环的重要组成部分，其作用是确定两个输入信号之间的相位差。鉴相器的特性可以用数学模型u_d(t)＝k_df[θ_e(t)]来表示，式中k_d为鉴相器的增益系数，θ_e(t)＝θ₁(t)-θ₂(t)，表示两个输入信号之间的相位差，函数f[·]表示鉴相特性，它反映鉴相器的输出电压u_d(t)与相位差的关系。

随着数字电路技术的发展，数字鉴相器由于其不仅具有可靠性高、体积小、价格低等优点，且克服了模拟鉴相器的直流零点漂移、器件饱和及易受电源和环境温度变化等缺点，还具有对离散样值的实时处理能力，因而应用范围越来越广泛，目前已成为锁相技术发展的方向。

现有技术中，数字鉴相器主要有图2、图3所示的类型、以及鉴频鉴相器(Phase-Frequency Detector，PFD)、异或门(Exclusive OR，XOR)鉴相器或者JK触发器鉴相器，但是上述鉴相器中，前三种鉴相器需要输入信号频率在1KHz以上时才可以鉴相，后两种鉴相器对输入信号频率的占空比有严格要求，只有占空比为50％时鉴相结果才正确；而且上述所有的鉴相器都要求输入的两个频率源频率相同。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种鉴相器、鉴相方法以及锁相环，使得鉴相器对输入信号的频率没有特殊要求，且锁相环能够适用于任何卫星同步系统。

为此，本发明提供一种鉴相器，接收参考时钟信号以及本地脉冲时钟信号，该鉴相器包括：

分频模块，对接收到的所述参考时钟信号进行2分频，输出2分频信号；

延时模块，将所述2分频信号进行延时，输出延时信号，延迟时间为一个所述本地脉冲时钟周期；

鉴相模组，包括第一判断模块、第二判断模块、第三判断模块、第四判断模块、高电平计数模块和低电平计数模块，其中：

第一判断模块，接收所述2分频信号，判断所述2分频信号的电平状态，并将判断结果作为电平状态选通信号，发送给所述第二判断模块和第三判断模块；

第二判断模块，接收到电平状态选通信号为高时，当当前高电平计数次数值大于预定的高电平次数上限值时，则向高电平计数模块发送上限值置位信号；当当前高电平计数次数值小于或者等于预定的高电平次数上限值时，向高电平计数模块发送高电平计数信号；

高电平计数模块，接收到高电平计数信号后，进行高电平计数次数加1计数，并存储当前高电平计数次数值；接收到上限值置位信号时，将当前高电平计数次数值设置为高电平次数上限值；