一種用于電子測(cè)量?jī)x器的下變頻器及下變頻方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種用于電子測(cè)量?jī)x器的下變頻器，包括：第一混頻器、第一低通濾波器、分頻器、第一鑒相器、第一積分器、第一壓控振蕩器、第二混頻器和第二低通濾波器。本發(fā)明的用于電子測(cè)量?jī)x器的低噪聲下變頻器，由于采用基波混頻技術(shù)，而本振信號(hào)由寬帶大步進(jìn)的微波點(diǎn)頻信號(hào)經(jīng)過鎖相環(huán)將步進(jìn)減小，所有電路都不會(huì)對(duì)近端相位噪聲造成明顯惡化，所以本振信號(hào)的相位噪聲可以做到非常低，可以實(shí)現(xiàn)寬帶微波信號(hào)的無(wú)相位噪聲惡化的下變頻。
【專利說明】一種用于電子測(cè)量?jī)x器的下變頻器及下變頻方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及測(cè)試【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種用于電子測(cè)量?jī)x器的下變頻器，還涉及一種用于電子測(cè)量?jī)x器的下變頻方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代雷達(dá)和無(wú)線電通信等技術(shù)的發(fā)展，各種電子設(shè)備對(duì)系統(tǒng)測(cè)試不斷提出更高的要求，其中重要的一點(diǎn)就是電子測(cè)量?jī)x器的本振要有很低的單邊帶相位噪聲。為了得到較低的相位噪聲，目前電子測(cè)試儀器的本振信號(hào)是由頻率合成方式得到。比較通用的方法是由寬帶VCO (壓控振蕩器)或YTO (YIG調(diào)諧振蕩器)鎖定在高穩(wěn)定度和高分辨率的參考信號(hào)上。由于YTO輸出的信號(hào)為寬帶微波信號(hào)，如3-10GHZ，而參考信號(hào)的頻率一般為IOOMHz左右的射頻信號(hào)，需要將YTO反饋回來的信號(hào)進(jìn)行下變頻后得到鑒相中頻信號(hào)，中頻信號(hào)與參考信號(hào)進(jìn)行鑒相從而使YTO鎖定。如何將寬帶的微波信號(hào)下變頻到中頻信號(hào)，是非常重要的技術(shù)。目前最通用的方法是采用取樣變頻技術(shù)，用低相位噪聲的一個(gè)本振信號(hào)，將寬帶微波信號(hào)取樣得到中頻信號(hào)，取樣過程也就是諧波混頻的過程，本振信號(hào)的高次諧波與微波信號(hào)混頻，得到中頻信號(hào)。
[0003]如圖1所示，現(xiàn)有的取樣下變頻器應(yīng)用電路中，壓控振蕩器13 —般為微波寬帶VCO或ΥΤ0，輸出寬帶微波信號(hào)。小步進(jìn)本振信號(hào)為射頻信號(hào)，在取樣下變頻器14中對(duì)寬帶微波信號(hào)進(jìn)行取樣，得到小步進(jìn)的中頻信號(hào)。取樣下變頻器14的工作原理是將射頻本振信號(hào)經(jīng)過SRD (階躍恢復(fù)二極管)產(chǎn)生梳狀波，梳狀波頻率范圍覆蓋寬帶微波，壓控振蕩器13輸出微波與梳狀波中頻率最接近的本振某次諧波混頻，產(chǎn)生的中頻信號(hào)經(jīng)低通濾波后進(jìn)入鑒相器11與高分辨率參考信號(hào)鑒相，使壓控振蕩器13鎖定。
[0004]采用取樣變頻技術(shù)的下變頻器雖然可以采用較低頻率的本振信號(hào)實(shí)現(xiàn)寬帶微波信號(hào)的下變頻，但是中頻信號(hào)的單邊帶相位噪聲卻受到取樣下變頻器工作原理的限制，不能達(dá)到很高的水平。因?yàn)槿幼冾l采用的諧波混頻技術(shù)，微波信號(hào)跟射頻本振的高次諧波進(jìn)行混頻，受到倍頻功率損耗的影響，射頻本振高次諧波的功率受到限制，功率很小時(shí)較好的相位噪聲會(huì)湮沒在熱噪底中，使噪聲惡化。所以取樣下變頻器只能用于對(duì)相位噪聲要求不是特別高的儀器中，如果對(duì)本振的相位噪聲要求再高時(shí)，取樣下變頻器就不能滿足要求了。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種用于電子測(cè)量?jī)x器的下變頻器和下變頻方法。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0007]—種用于電子測(cè)量?jī)x器的下變頻器，包括:第一混頻器、第一低通濾波器、分頻器、第一鑒相器、第一積分器、第一壓控振蕩器、第二混頻器和第二低通濾波器；
[0008]所述第一混頻器接收大步進(jìn)微波本振信號(hào)和鎖相環(huán)反饋信號(hào)，混頻后輸出中頻信號(hào)，所述中頻信號(hào)經(jīng)第一低通濾波器濾波后與參考信號(hào)在第一鑒相器中鑒相，第一低通濾波器和第一鑒相器之間還設(shè)置有分頻器，第一鑒相器輸出的鑒相誤差信號(hào)經(jīng)第一積分器進(jìn)行積分濾波，生成第一壓控振蕩器的調(diào)諧誤差控制信號(hào)，控制第一壓控振蕩器的輸出信號(hào)并使其鎖定，第一壓控振蕩器的輸出信號(hào)耦接到第一混頻器和第二混頻器，第二混頻器將第一壓控振蕩器的輸出信號(hào)和寬帶微波信號(hào)混頻，混頻后的輸出信號(hào)經(jīng)第二低通濾波器濾波后與高分辨率參考信號(hào)進(jìn)行鑒相。
[0009]可選地，所述大步進(jìn)微波本振信號(hào)為3.2?IOGHz，步進(jìn)0.8Hz，所述分頻器為3分頻器。
[0010]可選地，所述第一壓控振蕩器為5-10GHZ壓控振蕩器，第一壓控振蕩器和第二混頻器之間還設(shè)置有二分頻器。
[0011]本發(fā)明還提供了一種用于電子測(cè)量?jī)x器的下變頻方法，包括以下步驟:
[0012]步驟(a)，將大步進(jìn)微波本振信號(hào)與鎖相環(huán)反饋信號(hào)進(jìn)行混頻，輸出中頻信號(hào)；
[0013]步驟(b)，將所述中頻信號(hào)低通濾波；
[0014]步驟(C)，低通濾波后的中頻信號(hào)與參考信號(hào)進(jìn)行鑒相，輸出鑒相誤差信號(hào)；
[0015]步驟(d)，將鑒相誤差信號(hào)進(jìn)行積分濾波，生成調(diào)諧誤差控制信號(hào)，控制壓控振蕩器的輸出信號(hào)并使其鎖定；
[0016]步驟(e)，壓控振蕩器的輸出信號(hào)分為兩路，一路作為鎖相環(huán)反饋信號(hào)與所述大步進(jìn)微波本振信號(hào)進(jìn)行混頻，另一路與寬帶微波信號(hào)進(jìn)行混頻；
[0017]步驟(f)，將壓控振蕩器輸出信號(hào)與寬帶微波信號(hào)混頻后的輸出信號(hào)與高分辨率參考信號(hào)進(jìn)行鑒相。
[0018]可選地，所述步驟(C)中，還包括對(duì)低通濾波后的中頻信號(hào)進(jìn)行分頻的步驟，分頻后的中頻信號(hào)與參考信號(hào)進(jìn)行鑒相。
[0019]本發(fā)明的有益效果是:由于采用基波混頻技術(shù)，本振信號(hào)由寬帶大步進(jìn)的微波點(diǎn)頻信號(hào)經(jīng)過鎖相環(huán)將步進(jìn)減小，所有電路都不會(huì)對(duì)近端相位噪聲造成明顯惡化，所以本振信號(hào)的相位噪聲可以做到非常低，可以實(shí)現(xiàn)寬帶微波信號(hào)的無(wú)相位噪聲惡化的下變頻。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]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作簡(jiǎn)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)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0021]圖1為現(xiàn)有的取樣下變頻器應(yīng)用電路的控制框圖；
[0022]圖2為本發(fā)明的用于電子測(cè)量?jī)x器的下變頻器的控制框圖；
[0023]圖3為本發(fā)明的用于電子測(cè)量?jī)x器的下變頻方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]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)施例僅僅是本發(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。
[0025]本發(fā)明提出一種用于電子測(cè)量?jī)x器的下變頻器，寬帶微波VCO鎖相環(huán)將大步進(jìn)微波本振信號(hào)頻率合成到小步進(jìn)微波本振信號(hào)，小步進(jìn)微波本振信號(hào)與壓控振蕩器輸出的寬帶微波信號(hào)混頻，得到鑒相中頻信號(hào)，該過程由于使用基波混頻，中頻信號(hào)的相位噪聲不會(huì)因本振功率低而惡化。
[0026]如圖2所示，本發(fā)明的一種用于電子測(cè)量?jī)x器的下變頻器包括第一混頻器21、第一低通濾波器22、分頻器24、第一鑒相器23、第一積分器25、第一壓控振蕩器26、第二混頻器27和第二低通濾波器28。
[0027]第一混頻器21接收大步進(jìn)微波本振信號(hào)和鎖相環(huán)反饋信號(hào)，混頻后輸出中頻信號(hào)，中頻信號(hào)經(jīng)第一低通濾波器22濾波后與參考信號(hào)在第一鑒相器23中鑒相，第一低通濾波器22和第一鑒相器23之間還設(shè)置有分頻器24，第一鑒相器23輸出的鑒相誤差信號(hào)經(jīng)第一積分器25進(jìn)行積分濾波,生成第一壓控振蕩器26的調(diào)諧誤差控制信號(hào),控制第一壓控振蕩器26的輸出信號(hào)并使其鎖定，第一壓控振蕩器26的輸出信號(hào)耦接到第一混頻器21和第二混頻器27，第二混頻器27將第一壓控振蕩器26的輸出信號(hào)和寬帶微波信號(hào)混頻，混頻后的輸出信號(hào)經(jīng)第二低通濾波器28濾波后與高分辨率參考信號(hào)在第二鑒相器31進(jìn)行鑒相，第二鑒相器31的輸出信號(hào)經(jīng)第二積分器32積分濾波后輸入到第二壓控振蕩器33，使第二壓控振蕩器33鎖定，輸出寬帶微波信號(hào)。
[0028]大步進(jìn)微波本振信號(hào)可以由低噪聲的參考信號(hào)經(jīng)過頻率合成得到，所以具有很低的近端相位噪聲。寬帶壓控振蕩器的近端相位噪聲一般要比大步進(jìn)微波本振的差，但是只要鎖相環(huán)的環(huán)路帶寬足夠?qū)?，鎖相后的微波本振的近端噪聲就靠在大步進(jìn)微波本振上。下面結(jié)合一具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明下變頻器的工作原理進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0029]大步進(jìn)微波本振信號(hào)3.2-10GHz、步進(jìn)800MHz,大步進(jìn)微波本振信號(hào)與鎖相環(huán)反饋信號(hào)在第一混頻器21進(jìn)行混頻，得到IOOMHz或300MHz的中頻信號(hào)。低通濾波后，300MHz的中頻信號(hào)進(jìn)行3分頻，得到統(tǒng)一的IOOMHz中頻信號(hào)。IOOMHz中頻信號(hào)與IOOMHz參考信號(hào)在第一鑒相器23中鑒相，第一積分器25對(duì)第一鑒相器23輸出的鑒相誤差信號(hào)進(jìn)行積分濾波，生成第一壓控振蕩器26調(diào)諧誤差控制信號(hào),控制第一壓控振蕩器26的輸出信號(hào)并使其鎖定。鎖定后的第一壓控振蕩器26輸出信號(hào)的帶內(nèi)相位噪聲與大步進(jìn)微波本振的相位噪聲基本相同，步進(jìn)減小到200MHz，大步進(jìn)微波本振信號(hào)的雜散信號(hào)也被鎖相環(huán)濾除。第二壓控振蕩器33輸出的3.2-1OGHz微波信號(hào)與3.1-10.1GHz的小步進(jìn)微波本振信號(hào)混頻，得到100-200MHZ的中頻信號(hào)，該中頻信號(hào)的相位噪聲由第二壓控振蕩器33和微波本振的相位噪聲決定，不會(huì)產(chǎn)生額外的惡化，一般情況下，微波本振信號(hào)IMHz以內(nèi)的近端噪聲優(yōu)于壓控振蕩器，那么中頻信號(hào)的相位噪聲與壓控振蕩器輸出的信號(hào)相位噪聲相同，也就是實(shí)現(xiàn)了壓控振蕩器輸出信號(hào)的無(wú)相位噪聲惡化的下變頻。下變頻得到的中頻信號(hào)用于與同頻的高分辨率參考信號(hào)鑒相，使第二壓控振蕩器33鎖相后鎖定。鎖定后的壓控振蕩器帶內(nèi)噪聲將由高分辨率參考信號(hào)和微波本振信號(hào)的噪聲決定，高分辨率參考信號(hào)頻率低相位噪聲很低，微波本振信號(hào)的頻率合成過程不存在噪聲惡化的電路，相位噪聲能夠做到很低，所以用本發(fā)明的下變頻器實(shí)現(xiàn)的寬帶微波鎖相環(huán)路能夠?qū)崿F(xiàn)很低的帶內(nèi)相位噪聲，可以用于對(duì)本振噪聲要求非常高的電子測(cè)量?jī)x器中。
[0030]當(dāng)?shù)谝粔嚎卣袷幤?6為5-lOGHz壓控振蕩器時(shí)，第一壓控振蕩器26和第二混頻器27之間還設(shè)置有二分頻器。
[0031]本發(fā)明還提供了一種用于電子測(cè)量?jī)x器的下變頻方法，如圖3所示，包括以下步驟:
[0032]步驟(a)，將大步進(jìn)微波本振信號(hào)與鎖相環(huán)反饋信號(hào)進(jìn)行混頻，輸出中頻信號(hào)；步驟(b)，將所述中頻信號(hào)低通濾波；步驟(C)，低通濾波后的中頻信號(hào)與參考信號(hào)進(jìn)行鑒相，輸出鑒相誤差信號(hào)；步驟(d)，將鑒相誤差信號(hào)進(jìn)行積分濾波，生成調(diào)諧誤差控制信號(hào)，控制壓控振蕩器的輸出信號(hào)并使其鎖定；步驟(e)，壓控振蕩器的輸出信號(hào)分為兩路，一路作為鎖相環(huán)反饋信號(hào)與所述大步進(jìn)微波本振信號(hào)進(jìn)行混頻，另一路與寬帶微波信號(hào)進(jìn)行混頻；步驟(f)，將壓控振蕩器輸出信號(hào)與寬帶微波信號(hào)混頻后的輸出信號(hào)與高分辨率參考信號(hào)進(jìn)行鑒相。
[0033]優(yōu)選地，上述步驟(C)中，還包括對(duì)低通濾波后的中頻信號(hào)進(jìn)行分頻的步驟，分頻后的中頻信號(hào)與參考信號(hào)進(jìn)行鑒相。
[0034]本發(fā)明的用于電子測(cè)量?jī)x器的低噪聲下變頻器，由于采用基波混頻技術(shù)，而本振信號(hào)由寬帶大步進(jìn)的微波點(diǎn)頻信號(hào)經(jīng)過鎖相環(huán)將步進(jìn)減小，所有電路都不會(huì)對(duì)近端相位噪聲造成明顯惡化，所以本振信號(hào)的相位噪聲可以做到非常低，可以實(shí)現(xiàn)寬帶微波信號(hào)的無(wú)相位噪聲惡化的下變頻。
[0035]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于電子測(cè)量?jī)x器的下變頻器，其特征在于，包括:第一混頻器、第一低通濾波器、分頻器、第一鑒相器、第一積分器、第一壓控振蕩器、第二混頻器和第二低通濾波器； 所述第一混頻器接收大步進(jìn)微波本振信號(hào)和鎖相環(huán)反饋信號(hào)，混頻后輸出中頻信號(hào)，所述中頻信號(hào)經(jīng)第一低通濾波器濾波后與參考信號(hào)在第一鑒相器中鑒相，第一低通濾波器和第一鑒相器之間還設(shè)置有分頻器，第一鑒相器輸出的鑒相誤差信號(hào)經(jīng)第一積分器進(jìn)行積分濾波，生成第一壓控振蕩器的調(diào)諧誤差控制信號(hào)，控制第一壓控振蕩器的輸出信號(hào)并使其鎖定，第一壓控振蕩器的輸出信號(hào)耦接到第一混頻器和第二混頻器，第二混頻器將第一壓控振蕩器的輸出信號(hào)和寬帶微波信號(hào)混頻，混頻后的輸出信號(hào)經(jīng)第二低通濾波器濾波后與高分辨率參考信號(hào)進(jìn)行鑒相。
2.如權(quán)利要求1所述的用于電子測(cè)量?jī)x器的下變頻器，其特征在于，所述大步進(jìn)微波本振信號(hào)為3.2?10GHz，步進(jìn)0.8Hz，所述分頻器為3分頻器。
3.如權(quán)利要求2所述的用于電子測(cè)量?jī)x器的下變頻器，其特征在于，所述第一壓控振蕩器為5-lOGHz壓控振蕩器，第一壓控振蕩器和第二混頻器之間還設(shè)置有2分頻器。
4.一種用于電子測(cè)量?jī)x器的下變頻方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟(a)，將大步進(jìn)微波本振信號(hào)與鎖相環(huán)反饋信號(hào)進(jìn)行混頻，輸出中頻信號(hào)； 步驟(b)，將所述中頻信號(hào)低通濾波； 步驟(C)，低通濾波后的中頻信號(hào)與參考信號(hào)進(jìn)行鑒相，輸出鑒相誤差信號(hào)； 步驟(d)，將鑒相誤差信號(hào)進(jìn)行積分濾波，生成調(diào)諧誤差控制信號(hào)，控制壓控振蕩器的輸出信號(hào)并使其鎖定； 步驟(e)，壓控振蕩器的輸出信號(hào)分為兩路，一路作為鎖相環(huán)反饋信號(hào)與所述大步進(jìn)微波本振信號(hào)進(jìn)行混頻，另一路與寬帶微波信號(hào)進(jìn)行混頻； 步驟(f)，將壓控振蕩器輸出信號(hào)與寬帶微波信號(hào)混頻后的輸出信號(hào)與高分辨率參考信號(hào)進(jìn)行鑒相。
5.如權(quán)利要求4所述的一種用于電子測(cè)量?jī)x器的下變頻方法，其特征在于，所述步驟(C)中，還包括對(duì)低通濾波后的中頻信號(hào)進(jìn)行分頻的步驟，分頻后的中頻信號(hào)與參考信號(hào)進(jìn)行鑒相。
【文檔編號(hào)】H03D7/00GK103607200SQ201310571827
【公開日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月7日
【發(fā)明者】劉青松, 劉亮, 樊曉騰, 劉盛, 范吉偉, 王琨, 宣建青, 盧凱 申請(qǐng)人:中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十一研究所