(3)低通滤波器
鉴相器的输出不仅有控制信号,还有一些高频谐波成分,这些谐波将影响VCO电路的工作,故在鉴相器的输出端设有低通滤波器,以滤除这些高频成分。
低通滤波器简称LPF,是英文LowpassFiLTEr的缩写。低通滤波器又被称为环路滤波器,它是一个RC电路,位于鉴相器与VCO电路之间,其电路基本形式如右图所示。
在诺基亚8110手机中,R834、R820~R822及C820~C822组成UHFVCO频率合成环路中的低通滤波器,参见上图。
(4)压控振荡器
压控振荡器简称VCO,是英文VoltageColltrolO5cillator的缩写。压控振荡器是一个电压-频率转换装置,可将鉴相器PD输出的相差电压信号的变化转化成频率变化控制信号。
压控振荡器在锁相环中比较重要,是频率合成及锁相环路的核心电路,该电路应满足以下要求:1)输出幅度稳定(否则会影响鉴相灵敏度);2)频率薇盖;7;阴有余量;3.电压-频率变换线性范围宽。
VCO电路的电压控制功能是通过一个特殊的器件来完成的,这个器件就是线性好、可控范围大的变容二极管。在实际应用中,变容二极管采用反向偏置连接。鉴相器输出的相差电压加在变容二极管两端。当鉴相器输出电压发生变化时,即变容二极管两端的反偏发生变化,则变容二极管的结电容改变,VCO输出频率也随之改变。
当VCO处于正常工作时,VCO输出一个固定的频率信号,若某种外界因素(如电压、温度)导致VCO频率升高,则分频输出的信号乌/N比参考信号高,鉴相器检测到这一变化后,其输出电压减小,使变容二极管两端的反偏压减小。这使得变容二极管的结电容增大,振荡回路改变,VCO输出频率降低。若外界因素导致VCO频率下降,则整个控制环路执行相反的过程。
在手机电路中,VCO有接收机VCO与发射机VCO之分。从电路形式上来说,VCO有分立元件电路与VCO组件之分。在早期的手机电路中,UHFVCO(或RFVCO、RXVCO等)通常采用VCO组件,IFVCO(或VHFVCO等)采用的是分立元件。随着手机的小型化发展,现在手机的VCO电路基本上都采用VCO组件。
摩托罗拉cd928手机的接收VCO电路(RxVCO),与摩托罗拉87、328型手机的TXVCO与RxVCO电路基本相同,如下图所示。诽基亚8110手机的接收VCO(UHFVCO)电路,与三星SGH600、爱立信788、诺基亚8810等手机的接收VCO电路基本相同。
VCO在频率合成中相当重要,为了减小负载对VCO的影响,通常在VCO的输出端加人缓冲放大器。
(5)分频器
手机中的频率合成环路多,不同的频率合成环路使用的分频器不同:接收机的第一本机振荡(RxVCO、UHFVCO、RHVCO)信号是随信道的变化而变化的,‘该频率合成环路中的分频器是一个程控分频器,其分频比受控于手机的逻辑电路;中频VCO信号是固定的,中频VCO频率合成环路中的分频器的分频比也是固定的。
程控分频器受控于频率合成数据信号(SYNDAT、SYNDATA或SDAT)。
分频器通常被集成在PLL电路或一个复合中频模块中。在电路图中查找分频器可从两个方面着手:一是从VCO的输出端去找;二是沿着频率合成控制信号去找。
小结:频率合成环路包含五个基本的功能电路:参考振荡、鉴相器、低通滤波器、压控振荡器、分频器。
参考振荡给率合成环路提供基准信号,使手机的工作频率与系统保持一致。
鉴相器是一个相位-电压转换装置,它将信号相位的变化变为电压的变化。
低通滤波器是滤除鉴相器输出的高频成分,以防止高频谐波对VCO电路的影响。在鉴相器中,参考信号与VCO分频后的信号进行比较。
VCO是一个电压-频率转换装置,它将电压的变化(鉴相器输出电压的变化)转化为频率的变化。VCO输出的信号通常是一路到其他功能电路。另一路回到分频器作取样信号。
分频器包含程控分频器和一般分频器。
程控分频器的分频比是可变的,手机电路中UHFVCO(R3CVCO)频率合成环路中的分频器就是一个程控分频器。一般分频器的分频比是因定的,手机电路中VHFVC0频率合成中分频器是固定的。分频器将VCO信号进行分频,得到频率比较低的信号,以提高鉴相器的比较精度,即提高频率合成环路的控制精度。