[发明专利]一种自适应数字化驯服时钟的系统

权利要求书

1.一种自适应数字化驯服时钟的系统，其特征在于，包括：信号数字倍频单元、数字鉴相器、误差统计单元、多级柔性防失锁分频控制电路、任意小数数字分频单元和反馈单元；

所述信号数字倍频单元包括前级倍频单元和后级倍频单元；其中，前级倍频单元采样采用锁相倍频结构，后级倍频单元采用等相位平移倍频结构；输入时钟Clk-in通过PLL锁相倍频结构倍频处理，得到的放大m倍频率的clk_m；再将clk_m作为等相位平移倍频结构的输入，等相位平移倍频结构根据需要的倍频数n，将时钟clk_m进行n等分相位的平移输出，得到平移后的n个时钟：0°，360°/n，360°*2/n，…，360°*(n-1)/n，最后再将这n个时钟叠加成的m×n倍频时钟，并作为时钟同步输入信号Clk_mn；

所述数字鉴相器包括相频计算单元和相频比较单元；在外接的秒脉冲信号pps的时间阈内，利用相频计算单元中频率计数器分别计算时钟同步输出信号Clk-out与时钟同步输入信号Clk的频率，然后通过频率比较器计算出频率差值Δf；同时，利用相频计算单元中相位计数器分别计算时钟同步输出信号Clk-out与时钟同步输入信号Clk_mn的相位，然后通过相位比较器计算出相位差值Δp；最后将频率差Δf和相位差Δp输入至误差统计单元；

所述误差统计单元包括频率误差，主要用于对频率误差Δf与相位误差Δp进行统计与暂存；

所述多级柔性防失锁分频控制电路，主要作用是调节分频控制字，为后级任意小数数字分频单元提供分频控制字；多级柔性防失锁分频控制单元根据误差统计单元暂存的频率误差Δf和相位误差Δp确定误差Δf所在的抖动范围，然后依据抖动范围确定分频系数，最后依据分频系数利用控制字调节器计算出分频控制字，再输入给任意小数数字分频单元；

所述任意小数数字分频单元，根据分频系数和分频控制字对反馈信号clk_d的频率进行升频或降频操作，从而实现与期望的时钟同步输出信号Clk-out同步输出；

所述反馈单元包括频率反馈单元和相位反馈单元；用于提取时钟同步输出信号Clk-out的频率与相位值，再反馈至数字鉴相器。

2.根据权利要求1所述的一种自适应数字化驯服时钟的系统，其特征在于，所述信号数字倍频单元进行信号倍频的具体过程为：

(2.1)、初始频率F_in的输入时钟Clk_in经过预分频计数器分频处理后得到频率大小为F_REF的参考时钟；

(2.2)、鉴相器检测反馈时钟与参考时钟之间的频率差和相位差，当检测到参考时钟与反馈时钟之间的频率和相位不一致时，会产生一个“up”或者“down”的控制信号；其中，若检测到反馈时钟超前于参考时钟，则输出“up”控制信号，若检测到反馈时钟滞后于参考时钟，则输出“down”控制信号；

(2.3)、控制信号通过环路滤波器转换为电压信号传递给压控振荡器；

(2.4)、若压控振荡器接收到“up”转换的控制电压信号后则提高输出时钟频率F_VCO，直到F_VCO为输入时钟频率Clk_in的m倍；若压控振荡器接收到“down”转换的控制电压信号后则降低输出时钟频率F_VCO，直到F_VCO为输入时钟频率Clk_in的m倍；最后将压控振荡器的输出时钟输入至VCO相位选择器，同时反馈给反馈除法器；

(2.5)、反馈除法器对压控振荡器的输出时钟再进行m倍分频操作，再反馈给鉴相器；根据设定的相位要求，压控振荡器的输出时钟选定到指定的一路选择器与后置分频器通道，并进行相位与频率的调整，得到放大m倍频率且相位合适的输出信号clk_m；

(2.6)、将放大m倍频率的clk_m输入至等相位平移倍频结构，等相位平移倍频结构再根据需要的倍频数n，将时钟clk_m进行n等分相位的平移输出，得到平移后的n个时钟：0°，360°/n，360°*2/n，…，360°*(n-1)/n，最后再将这n个时钟叠加成的m×n倍频时钟Clk_mn。