[发明专利]一种小型化锁相频率源电路的动态相位噪声补偿方法和电路

说明书

本发明公开了一种小型化锁相频率源电路的动态相位噪声补偿方法及电路，所述方法包括步骤1，建立晶振的输出频率和环路带宽的关系表；步骤2，FPGA根据所述关系表修改第一加速度传感器的响应带宽；步骤3，根据第一加速度传感器和第二加速度传感器实时采集的加速度，得到加速度灵敏度矢量与相位噪声的关系；步骤4，根据加速度灵敏度矢量与相位噪声的关系建立相位噪声模型；步骤5，根据相位噪声模型，分别计算晶振和压控振荡器的补偿电压；步骤6，根据晶振和压控振荡器的补偿电压，建立电压补偿等效公式。本发明通过实时读取晶振和压控振荡器的加速度值，建立电压补偿等效公式，具有相应速度快、补偿准确的优点。

技术领域

本发明涉及锁相频率源电路，尤其是一种小型化锁相频率源电路的动态相位噪声补偿方法和电路。

背景技术

随着电子技术的不断发展，锁相频率源作为频率参考源，被广泛应用于雷达、导航、通信等设备中。作为电子设备的“心脏”，其应用环境逐渐由静态平台拓展到卫星、导弹、战斗机等动态平台。频率源系统由石英晶体振荡器、锁相环、VCO、环路滤波器组成。其中石英晶体振荡器是加速度敏感器件，在加速度环境下晶体的振荡频率会不稳定。在动态环境下锁相源的会受到外界振动、冲击等加速度作用力的影响，最终会造成锁相频率源输出信号相位噪声恶化。整个系统输出的频率信号在不同的振动应用环境下，其相位噪声会恶化10dB到50dB以上。此种量级的相位噪声恶化会造成电子系统性能下降，甚至无法工作的情况。同时随着电子设备向高集成度、小型化发展的特点，锁相频率源广泛使用的各种隔振减震器的方式极大的制约了小型化设计的要求。

发明内容

本发明针对小型化锁相频率源振动条件下对相位噪声恶化的难题，提供一种小型化锁相频率源电路动态相位噪声补偿方法和电路。

本发明提供的一种小型化锁相频率源电路的动态相位噪声补偿电路，所述锁相频率源电路包括晶振、鉴相器、环路滤波器和压控振荡器；所述动态相位噪声补偿电路，包括：第一加速度传感器、第二加速度传感器、加法器和FPGA；晶振、环路滤波器、加法器和压控振荡器依次连接；第一加速度传感器紧贴晶振；第二加速度传感器紧贴压控振荡器；第一加速度传感器、第二加速度传感器、加法器均连接至FPGA。

本发明还提供一种小型化锁相频率源电路的动态相位噪声补偿方法，包括如下步骤：

步骤1，建立晶振的输出频率和环路带宽的关系表；

步骤2，FPGA根据所述关系表修改第一加速度传感器的响应带宽；

步骤3，根据第一加速度传感器和第二加速度传感器实时采集的加速度，得到加速度灵敏度矢量与相位噪声的关系；

步骤4，根据加速度灵敏度矢量与相位噪声的关系建立相位噪声模型；

步骤5，根据相位噪声模型，分别计算晶振和压控振荡器的补偿电压；

步骤6，根据晶振和压控振荡器的补偿电压，建立电压补偿等效公式。

其中，所述步骤1的方法为：通过测量晶振的不同输出频率的环路带宽，建立晶振的输出频率和环路带宽的关系表。

其中，所述步骤2中，FPGA修改的第一加速度传感器的响应带宽等于当前环路带宽。

其中，所述步骤3中，FPGA根据第一加速度传感器和第二加速度传感器实时采集的加速度，得到的加速度灵敏度矢量与相位噪声的关系为：

式中，是加速度灵敏度矢量，1/g；

L(f_m)为相位噪声；

是振动加速度矢量，g；

f_v表示振动频率，Hz；

f₀是无加速度时的输出频率，Hz。