一種具有降低雜散功能的射頻信號(hào)源的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種具有降低雜散功能的射頻信號(hào)源，包括參考時(shí)鐘、直接數(shù)字頻率合成器DDS、混頻器和鎖相環(huán)，鎖相環(huán)包括鑒相器、壓控振蕩器和分頻器；參考時(shí)鐘的時(shí)鐘頻率為fCLOCK，DDS的輸出頻率為fDDS；第一帶通濾波器，通帶為fCLOCK至fDDS+fCLOCK，連接于混頻器與鑒相器之間；第二帶通濾波器，通帶為fCLOCK-fDDS至fCLOCK，連接于混頻器與鑒相器之間；開關(guān)單元，設(shè)置于第一、第二帶通濾波器的至少一端；控制單元，當(dāng)fDDS和fCLOCK在混頻器處相加時(shí)，切換開關(guān)單元以僅選通第一帶通濾波器；當(dāng)fCLOCK和fDDS在混頻器處相減時(shí)，切換開關(guān)單元以僅選通第二帶通濾波器。該信號(hào)源可減小因DDS諧波與時(shí)鐘諧波相混頻產(chǎn)生的雜散。
【專利說明】一種具有降低雜散功能的射頻信號(hào)源
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及測量測試領(lǐng)域，具體地涉及一種具有降低雜散功能的射頻信號(hào)源。
【背景技術(shù)】
[0002]DDS是直接數(shù)字頻率合成器的簡稱，其工作過程是先生成一系列離散的數(shù)字信號(hào)，然后通過DAC將其轉(zhuǎn)換成連續(xù)的模擬信號(hào)。如圖1示出的現(xiàn)有技術(shù)的DDS原理框圖，DDS工作時(shí)，先是由單片機(jī)給出頻率控制字到相位累加器，然后在每個(gè)時(shí)鐘周期里相位累加器都累加一次，得到的相位值在每一個(gè)周期時(shí)鐘內(nèi)以二進(jìn)制的形式送給正弦查詢表，查詢表再將相應(yīng)的相位的幅度信號(hào)送到DAC，DAC不斷收到離散化的正弦波形信息并將其不斷轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，經(jīng)過低通濾波器就可以得到相應(yīng)的正弦波。
[0003]DDS信號(hào)輸出通過DAC數(shù)模變換變成模擬信號(hào)，那么DDS信號(hào)及其多次諧波、參考時(shí)鐘及其多次諧波在DAC內(nèi)部將混頻產(chǎn)生一些不想要的雜散信號(hào)，其中有些雜散信號(hào)落到DDS輸出信號(hào)的頻率附近，而且雜散幅度較大，以至于通過鎖相環(huán)的環(huán)路濾波器也無法濾除，從而帶入到VCO的輸出，直至信號(hào)源的輸出。這類雜散將構(gòu)成信號(hào)源非諧波雜散的一部分。現(xiàn)有技術(shù)的方案中還無法很好地解決DDS諧波與時(shí)鐘諧波的存在帶來的雜散問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于，提供一種具有降低雜散功能的射頻信號(hào)源，以減小因DDS的諧波與時(shí)鐘的諧波相混頻產(chǎn)生的雜散。
[0005]為達(dá)上述目的，一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種具有降低雜散功能的射頻信號(hào)源，包括參考時(shí)鐘、直接數(shù)字頻率合成器DDS、混頻器和鎖相環(huán)，所述鎖相環(huán)包括鑒相器壓控振蕩器和分頻器；所述參考時(shí)鐘的時(shí)鐘頻率為fac?，所述DDS的輸出頻率為fDDS，所述信號(hào)源還包括:
[0006]第一帶通濾波器，通帶為至fDDS+fara，連接于所述混頻器與所述鑒相器之間；
[0007]第二帶通濾波器，通帶為fa()C:K-fDDS至?.αα:κ，連接于所述混頻器與所述鑒相器之間；
[0008]開關(guān)單元，設(shè)置于所述第一帶通濾波器和所述第二帶通濾波器的至少一端；
[0009]控制單元，與所述開關(guān)單元連接，用于當(dāng)所述fDDS和所述f_K在所述混頻器處相加時(shí)，切換所述開關(guān)單元以僅選通所述第一帶通濾波器；當(dāng)所述faa和所述fDDS在所述混頻器處相減時(shí)，切換所述開關(guān)單元以僅選通所述第二帶通濾波器。
[0010]為達(dá)上述目的，另一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了另一種具有降低雜散功能的射頻信號(hào)源，包括參考時(shí)鐘、直接數(shù)字頻率合成器DDS、混頻器和鎖相環(huán)，所述鎖相環(huán)包括鑒相器、壓控振蕩器和分頻器；所述參考時(shí)鐘的時(shí)鐘頻率為?.αα:κ，所述DDS的輸出頻率為fDDS，所述壓控振蕩器的輸出頻率fva)，所述信號(hào)源還包括: [0011]第一帶通濾波器，通帶為faa:K至fDDS+fa(?，連接于所述混頻器與所述鑒相器之間；
[0012]第二帶通濾波器，通帶為fa()C:K-fDDS至?.αα:κ，連接于所述混頻器與所述鑒相器之間；
[0013]開關(guān)單元，設(shè)置于所述第一帶通濾波器和所述第二帶通濾波器的至少一端；
[0014]控制單元，與所述開關(guān)單元連接，用于根據(jù)所述fDDS、所述、所述fva)、所述DDS的諧波的次數(shù)m，以及所述參考時(shí)鐘的諧波的次數(shù)n，確定所述鎖相環(huán)的分頻比N，并根據(jù)最終確定的所述鎖相環(huán)的分頻比N切換所述開關(guān)單元，以僅選通所述第一帶通濾波器或者所述第二帶通濾波器。
[0015]本發(fā)明技術(shù)方案的有益效果在于:
[0016]通過本發(fā)明，射頻源的非線性雜散在大部分頻段通過規(guī)避而減小。而且，還將DDS信號(hào)通過頻譜搬移，抬高到一個(gè)較高的頻率上，從而提高鎖相環(huán)的鑒相頻率，優(yōu)化了相位噪聲指標(biāo)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖做一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得 其他的附圖。
[0018]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的DDS原理框圖；
[0019]圖2為本發(fā)明實(shí)施例的用DDS激勵(lì)PLL的鎖相環(huán)方框圖；
[0020]圖3為本發(fā)明實(shí)施例的DDS+PLL中分頻比N值的確定流程圖；
[0021]圖4為本發(fā)明實(shí)施例的控制單元的具體功能框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0023]本發(fā)明實(shí)施例提供一臺(tái)射頻信號(hào)源，本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案還可能應(yīng)用于頻譜分析儀中本振系統(tǒng)鎖相環(huán)的設(shè)計(jì)。
[0024]本發(fā)明實(shí)施例的方案利用直接數(shù)字頻率合成器DDS可以輸出任何頻率的特征，將DDS的輸出信號(hào)經(jīng)過頻率搬移后送入鎖相環(huán)，作為鎖相環(huán)的參考電路(鎖相環(huán)中的N分頻器為整數(shù))，根據(jù)需要設(shè)置不同的DDS輸出頻率，對(duì)應(yīng)鎖相環(huán)的VCO將輸出相對(duì)應(yīng)的頻率信號(hào)。
[0025]DDS輸出的非線性雜散可以準(zhǔn)確全面的計(jì)算出來，根據(jù)鎖相環(huán)中環(huán)路濾波器的帶寬，判斷哪些雜散處于帶寬之內(nèi)，然后上下調(diào)整N分頻器的值，改變DDS的輸出頻率，使得此時(shí)的雜散處于環(huán)路帶寬之外，環(huán)路帶寬之外的雜散將被環(huán)路抑制。因?yàn)殒i相環(huán)鑒相頻率較高，N值每變化1，DDS的頻率變化范圍相對(duì)較大，存在無法滿足條件的情況，因此本發(fā)明實(shí)施例利用了混頻器的上下兩個(gè)邊帶，擴(kuò)大了鑒相頻率的變化范圍。對(duì)應(yīng)仍然無法滿足雜散處于環(huán)路帶寬之外的情況，需要盡量選擇由次數(shù)較高的諧波產(chǎn)生的雜散，其功率也會(huì)大大降低，從而滿足整機(jī)非諧波雜散的指標(biāo)要求。
[0026]圖2為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用DDS激勵(lì)PLL的鎖相環(huán)方框圖。如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例的一種具有降低雜散功能的射頻信號(hào)源，包括參考時(shí)鐘1、直接數(shù)字頻率合成器DDS、混頻器5和鎖相環(huán)，鎖相環(huán)較佳地包括鑒相器8、第二低通濾波器9(可選的)、壓控振蕩器10和分頻器11 ;參考時(shí)鐘的時(shí)鐘頻率為f^mDDS的輸出頻率為fDDS，其中直接數(shù)字頻率合成器較佳地包括依次連接的數(shù)字信號(hào)合成器2、數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器3和第一低通濾波器4 ；該信號(hào)源還包括:
[0027]第一帶通濾波器12,通帶為!Fcmcx至fDDS+fCL0CK，連接于混頻器5與鑒相器8之間；
[0028]第二帶通濾波器13,通帶為fcMcx-froi；至faa；K，連接于混頻器5與鑒相器8之間；
[0029]開關(guān)單元，設(shè)置于第一帶通濾波器12和第二帶通濾波器13的至少一端；
[0030]控制單元14，與開關(guān)單元連接，用于當(dāng)fDDS和在混頻器5處相加時(shí)，切換開關(guān)單元以僅選通第一帶通濾波器12 ;當(dāng)和fDDS在混頻器5處相減時(shí)，切換開關(guān)單元以僅選通第二帶通濾波器13。
[0031]具體地，本發(fā)明實(shí)施例在混頻器5后設(shè)置兩個(gè)帶通濾波器12和13，兩個(gè)帶通濾波器的其中一個(gè)的通帶為fa(KK至fDDS+f眶，另一個(gè)的通帶為 fcL0CK_fDDS 至 fCLOCK。 帶通濾波器12和帶通濾波器13通過開關(guān)切換進(jìn)行選擇，開關(guān)的切換受控制單元14的控制。其中，開關(guān)較佳地是在兩個(gè)帶通濾波器兩端分別設(shè)置一個(gè)，即圖2中的6和7，也可僅設(shè)置一個(gè)。
[0032]在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，提供一種具有降低雜散功能的射頻信號(hào)源，再參閱圖2，其包括參考時(shí)鐘1、 直接數(shù)字頻率合成器DDS(較佳地包括依次連接的數(shù)字信號(hào)合成器
2、數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器3和第一低通濾波器4，但只是一種可選的構(gòu)成方式)、混頻器5和鎖相環(huán)，該鎖相環(huán)包括鑒相器8、壓控振蕩器10和分頻器11 (較佳地還可包括作為可選的第二低通濾波器9);該參考時(shí)鐘I的時(shí)鐘頻率為，該DDS的輸出頻率為fDDS，該壓控振蕩器10的輸出頻率fTCQ，該信號(hào)源還包括:
[0033]第一帶通濾波器12,通帶為!Fcmcx至fDDS+fCL0CK，連接于混頻器5與鑒相器8之間；
[0034]第二帶通濾波器13,通帶為fcMcx-froi；至faa；K，連接于混頻器5與鑒相器8之間；
[0035]開關(guān)單元，設(shè)置于第一帶通濾波器12和第二帶通濾波器13的至少一端；
[0036]控制單元14，與開關(guān)單元連接，用于根據(jù)該fDDS、該fa(?、該^、該DDS的諧波的次數(shù)m，以及該參考時(shí)鐘的諧波的次數(shù)n，確定該鎖相環(huán)的分頻比N，并根據(jù)最終確定的鎖相環(huán)的分頻比N切換開關(guān)單元，以僅選通第一帶通濾波器12或者第二帶通濾波器13。
[0037]具體地，控制單元根據(jù)fva)與的值得到N的整數(shù)取值，并根據(jù)該N的整數(shù)值與fva)的值得到鑒相頻率；當(dāng)大于所述faax時(shí)，切換到濾波器12 ;當(dāng)f。小于所述faa；K時(shí)，切換到濾波器13。其中，fva)為振蕩器的輸出頻率；&_為DDS的時(shí)鐘；N為鎖相環(huán)的分頻比是鎖相環(huán)的鑒相(參考)頻率。
[0038]確定fDDS和faa:K的方法(兩者混頻后構(gòu)成鎖相環(huán)的參考頻率f。，由于DDS和CLOCK均具有取值范圍，因此fc也具有取值范圍)包括:
[0039]fc = fVC0/N,而fva)是根據(jù)用戶設(shè)定的輸出頻率得到的；分頻比N具有預(yù)置的取
值沮圍(匕的起值TX直為^fCLOCK"*"fDDS_Mx)，取值沮圍為(f CLOCK+『DDS—MAX)〈 N〈 fyco/
(fcL0CK_fDDS_MAx)，N 取整數(shù)。
[0040]控制單元根據(jù)fva)和N值，計(jì)算得到f。，進(jìn)而確定混頻器5是對(duì)兩個(gè)信號(hào)進(jìn)行加操作或者減操作，因此也確定了開關(guān)切換。
[0041]其中，fDDS為DDS的輸出頻率；fDDS MIN為DDS輸出頻率的最低值;fms MAX為DDS輸出頻率的最高值為鎖相環(huán)的鑒相參考頻率，其是一個(gè)過渡值，相當(dāng)于在圖2中的混頻器5后到鑒相器8之前那一段的頻率值。
[0042]m是DDS的諧波的次數(shù)；n是DDS的參考時(shí)鐘的諧波的次數(shù)；m和η分別是自然數(shù)，且有最大值(舉例取5)。
[0043]控制單元將m和η分別由最小自然數(shù)開始，并逐步增大；依次判斷得到的fDDS和
fVo)是否滿足公式(I)
【權(quán)利要求】
1.一種具有降低雜散功能的射頻信號(hào)源，包括參考時(shí)鐘、直接數(shù)字頻率合成器DDS、混頻器和鎖相環(huán)，所述鎖相環(huán)包括鑒相器、壓控振蕩器和分頻器；所述參考時(shí)鐘的時(shí)鐘頻率為faQCK，所述DDS的輸出頻率為fDDS，其特征在于，所述信號(hào)源還包括: 第一帶通濾波器，通帶為&_至fDDS+f_K，連接于所述混頻器與所述鑒相器之間； 第二帶通濾波器，通帶為fa<?-fDDS至?αα，連接于所述混頻器與所述鑒相器之間； 開關(guān)單元，設(shè)置于所述第一帶通濾波器和所述第二帶通濾波器的至少一端； 控制單元，與所述開關(guān)單元連接，用于當(dāng)所述fDDS和所述?α.在所述混頻器處相加時(shí)，切換所述開關(guān)單元以僅選通所述第一帶通濾波器；當(dāng)所述f^K和所述fDDS在所述混頻器處相減時(shí)，切換所述開關(guān)單元以僅選通所述第二帶通濾波器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號(hào)源，其特征在于，所述控制單元，具體用于根據(jù)所述fDDS、所述fa<?、所述壓控振蕩器的輸出頻率fTC。、所述DDS的諧波的次數(shù)m，以及所述參考時(shí)鐘的諧波的次數(shù)n，確定所述鎖相環(huán)的分頻比N，并根據(jù)最終確定的所述鎖相環(huán)的分頻比N切換所述開關(guān)單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的信號(hào)源，其特征在于，所述控制單元包括: 接收模塊，用于接收用戶設(shè)置的所述壓控振蕩器的輸出頻率fva)； 分頻比初值確定模塊，用于根據(jù)第一關(guān)系式確定分頻比N的初始值，所述第一關(guān)系式為N = fvco/ (fcLOCK+fDDSMx)，其中，所述fDDS—MAX是所述DDS的輸出頻率的最高值； 參考頻率確定模塊，用于根據(jù)N的當(dāng)前值和fva)獲得參考頻率f。，所述參考頻率f。=fvco/N ； 第一判斷模塊，用于判斷所述是否小于所述faa ； 切換模塊，用于當(dāng)所述f。小于所述fa<?時(shí)，切換所述開關(guān)單元以僅選通所述第二帶通濾波器，并得到fDDS，所述fDDS=fcMarfc:;或者當(dāng)所述大于所述faax時(shí)，切換所述開關(guān)單元以僅選通所述第一帶通濾波器，并得到fDDS，所述； 第二判斷模塊，用于判斷當(dāng)前獲得的所述fDDS是否滿足第二關(guān)系式，所述第二關(guān)系式為:-BW/2 < (nfDDS-mfCL0CK) -fDDS < BW/2，所述m、所述n為自然數(shù)，所述BW為所述鎖相環(huán)的環(huán)路帶寬； 終值確定模塊，用于當(dāng)所述第二判斷模塊判斷對(duì)于所述m和所述η在其取值范圍內(nèi)的任意取值，所述fDDS均不滿足所述第二關(guān)系式時(shí)，確定所述fDDS的當(dāng)前取值為最終符合要求的取值，所述N的當(dāng)前取值為最終符合要求的取值； 分頻比自增模塊，用于當(dāng)所述第二判斷模塊的判斷結(jié)果為是時(shí)，使所述分頻比N的取值增加1，并觸發(fā)所述參考頻率確定模塊、所述第一判斷模塊、所述切換模塊、以及所述第二判斷模塊根據(jù)自增后的N重新執(zhí)行相應(yīng)處理； 所述切換模塊，還用于根據(jù)所述N的最終符合要求的取值切換所述開關(guān)單元，以僅選通所述第一帶通濾波器或者所述第二帶通濾波器。
4.一種具有降低雜散功能的射頻信號(hào)源，包括參考時(shí)鐘、直接數(shù)字頻率合成器DDSJg頻器和鎖相環(huán)，所述鎖相環(huán)包括鑒相器、壓控振蕩器和分頻器；所述參考時(shí)鐘的時(shí)鐘頻率為fcLOCK^所述DDS的輸出頻率為fDDS，所述壓控振蕩器的輸出頻率fva)，其特征在于，所述信號(hào)源還包括: 第一帶通濾波器，通帶為4_至fDDS+f_K，連接于所述混頻器與所述鑒相器之間；第二帶通濾波器，通帶為fa<?-fDDS至?αα，連接于所述混頻器與所述鑒相器之間； 開關(guān)單元，設(shè)置于所述第一帶通濾波器和所述第二帶通濾波器的至少一端； 控制單元，與所述開關(guān)單元連接，用于根據(jù)所述fDDS、所述faa、所述fv。。、所述DDS的諧波的次數(shù)m，以及所述參考時(shí)鐘的諧波的次數(shù)n，確定所述鎖相環(huán)的分頻比N，并根據(jù)最終確定的所述鎖相環(huán)的分頻比N切換所述開關(guān)單元，以僅選通所述第一帶通濾波器或者所述第二帶通濾波器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的信號(hào)源，其特征在于，所述控制單元，包括: 接收模塊，用于接收用戶設(shè)置的所述壓控振蕩器的輸出頻率fva)； 分頻比初值確定模塊，用于根據(jù)第一關(guān)系式確定分頻比N的初始值，所述第一關(guān)系式為
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的信號(hào)源，其特征在于，所述m、所述η為起始為I且小于或等于5的自然數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的信號(hào)源，其特征在于，所述控制單元還包括: 范圍判斷模塊，與所述分頻比自增模塊連接，用于判斷所述fDDS的當(dāng)前值是否在fDDS允許的范圍內(nèi)；以及判斷所述N的當(dāng)前值是否在N的取值范圍內(nèi)；所述N的取值范圍是:fva)/
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的信號(hào)源，其特征在于，所述終值確定模塊，還用于如果N在其范圍內(nèi)均滿足所述第二關(guān)系式，則獲取每一 N值對(duì)應(yīng)的滿足所述第二關(guān)系式的m值；取最大m值對(duì)應(yīng)的N值，并根據(jù)最大m值對(duì)應(yīng)的N值確定fDDS和f。。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的信號(hào)源，其特征在于，如果有多個(gè)最大m值相等，則取對(duì)應(yīng)的最小N值。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的信號(hào)源，其特征在于，所述開關(guān)單元包括一個(gè)開關(guān)，設(shè)置于所述第一帶通濾波器和所述第二帶通濾波器的共同的一端。
11.根據(jù)權(quán)利要求4所述的信號(hào)源，其特征在于，所述開關(guān)單元包括兩個(gè)開關(guān)，在所述第一帶通濾波器和所述第二 帶通濾波器的兩端各設(shè)置一個(gè)。
【文檔編號(hào)】H03L7/18GK103888135SQ201210559133
【公開日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2012年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月20日
【發(fā)明者】何毅軍, 王悅, 王鐵軍, 李維森 申請(qǐng)人:北京普源精電科技有限公司