采用亞倍頻程帶通濾波器的射頻dds信號源的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種采用亞倍頻程帶通濾波器的射頻DDS信號源，其主要由DDS模塊、控制模塊、分波段數(shù)控開關(guān)、亞倍頻程濾波器、固定增益放大器和數(shù)控衰減器組成。在控制模塊的控制下，DDS模塊產(chǎn)生頻率范圍為50MHz～400MHz的射頻信號，通過分波段數(shù)控開關(guān)選擇四路亞倍頻程帶通濾波器中的一路濾波器濾除雜散，再經(jīng)過固定增益放大器、數(shù)控衰減器和緩沖放大處理后輸出。本實用新型采用四路亞倍頻程帶通濾波器代替現(xiàn)行普遍采用的低通濾波器，濾除DDS信號源輸出的倍頻諧波分量。其濾除效果優(yōu)于低通濾波器，極大的改善了輸出信號的頻譜特性，很好的降低了邊帶寄生分量并增大了輸出幅度的動態(tài)范圍。
【專利說明】采用亞倍頻程帶通濾波器的射頻DDS信號源
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及高精度射頻信號源信號產(chǎn)生與處理電路，特別針對采用亞倍頻程帶通濾波器的射頻DDS信號源的設(shè)計。
【背景技術(shù)】
[0002]直接數(shù)字頻率合成(DDS)有著極快的頻率切換速度、極高的頻率分辨率、較低的相位噪聲等優(yōu)點，隨著DDS芯片技術(shù)的成熟，其在集成化方面進一步提升，一片DDS芯片不僅僅只是含有相位累加器、ROM查詢表、DA轉(zhuǎn)換等核心部分，同樣也集成了鎖相倍頻電路，它產(chǎn)生的附加相位漂移會直接影響DDS的輸出相噪。同時也存在著產(chǎn)生很多雜散諧波頻率與噪聲、需要高性能濾波器系統(tǒng)來平滑處理信號等缺點。
[0003]目前，所有的用于濾除DDS信號源輸出頻率雜散的濾波器都是一路低通濾波器，對濾除DDS輸出工作頻率中的雜散分量有效，而由于低通濾波器的頻率范圍寬，復蓋系數(shù)大，DDS輸出頻率中的倍頻諧波在其通帶范圍內(nèi)，故其諧波雜散完全不能濾除，導致DDS輸出信號的頻譜純度惡化，故需采用更好的濾波方案。
[0004]亞倍頻帶通濾波器的最高截止頻率與最低截止頻率之比小于2，從而能夠有效地濾除工作信號頻率中的倍頻諧波雜散分量。采用亞倍頻帶通濾波器設(shè)計射頻DDS信號源時，為了滿足DDS頻率范圍寬的要求，需設(shè)計多路亞倍頻帶通濾波器，通過分路選擇器，覆蓋DDS的工作頻率范圍。同時，后續(xù)的固定增益控制模塊和數(shù)控衰減器可以改變信號的輸出幅度，增大了輸出幅度的動態(tài)范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是:提供一種采用亞倍頻程帶通濾波器的射頻DDS信號源，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷。
[0006]本實用新型解決其技術(shù)問題的技術(shù)方案是:主要由DDS模塊、控制模塊、分波段數(shù)控開關(guān)、亞倍頻程濾波器、固定增益放大器和數(shù)控衰減器組成。在控制模塊的控制下，DDS模塊產(chǎn)生頻率范圍為50MHz?400MHz的射頻信號，通過分波段數(shù)控開關(guān)選擇四路亞倍頻程帶通濾波器中的一路濾波器濾除雜散，再經(jīng)過固定增益放大器、數(shù)控衰減器和緩沖放大處理后輸出。
[0007]所述的DDS模塊輸出經(jīng)過亞倍頻程帶通濾波器后，芯片內(nèi)部的鎖相倍頻電路附加的相位噪聲、以及信號輸出時夾雜的倍頻諧波干擾都被有效濾除，固定增益放大器和數(shù)控衰減器可以提高幅度的調(diào)節(jié)范圍，使輸出信號的無雜散范圍更大。
[0008]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要有以下的優(yōu)點:
[0009]采用亞倍頻程帶通濾波器的射頻DDS信號源的設(shè)計，采用最高截止頻率與最低截止頻率之比小于2的四路帶通濾波器，通過分波段數(shù)控開關(guān)選擇四路亞倍頻程帶通濾波器中的一路濾波器來濾除雜散，這樣能夠有效地濾除DDS輸出工作頻率中的雜散以及其通帶范圍內(nèi)的倍頻諧波雜散分量。后續(xù)的固定增益控制器和數(shù)控衰減器可以改變信號的輸出幅度，增大無雜散范圍。
[0010]本實用新型測試結(jié)果如下:
[0011]亞倍頻帶通濾波器的波段范圍分別為:45、5MHz?85、5MHz，83、5MHz?142、5MHz，145MHz?265MHz，260MHz?403MHz，使DDS輸出頻率為100MHz、功率為OdBm的信號時，采用截止頻率為400MHz的低通濾波器濾波，其2次諧波分量為_25dBm ;采用分路亞倍頻程帶通濾波器時其2次諧波分量為_56dBm，相對于原低通濾波器，亞倍頻帶通濾波器對2次諧波的抑制能力提聞了 31dB ;幅度可調(diào)節(jié)范圍為O?60dB。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本實用新型的整體結(jié)構(gòu)框圖。
[0013]圖2是本實用新型的亞倍頻程帶通濾波器電路框圖。
[0014]圖3是本實用新型的分路亞倍頻程帶通濾波器、固定增益放大器和數(shù)控衰減器電路圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明。
[0016]本實用新型專利采用亞倍頻程帶通濾波器的射頻DDS信號源，其結(jié)構(gòu)圖如圖1所
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[0017]本實用新型提供的采用亞倍頻程帶通濾波器的射頻DDS信號源，它包括DDS模塊、控制模塊、分波段數(shù)控開關(guān)、亞倍頻程濾波器、固定增益放大器和數(shù)控衰減器組成。在控制模塊的控制下，DDS模塊產(chǎn)生頻率范圍為50MHz?400MHz的射頻信號，通過分波段數(shù)控開關(guān)選擇四路亞倍頻程帶通濾波器中的一路濾波器濾除雜散，再經(jīng)過固定增益放大器、數(shù)控衰減器和緩沖放大處理后輸出。
[0018]所述亞倍頻程帶通濾波器的一個單元電路結(jié)構(gòu)如圖2所示，亞倍頻程帶通濾波器的設(shè)計主要有兩種方案可供選擇:一種是電容耦合諧振器式帶通濾波器，該濾波器在諧振LC電路之間加入了一個耦合電容，以此為一個濾波單元，數(shù)個濾波單元串聯(lián)組成帶通濾波器，濾波單元個數(shù)越多，濾波器截止特性越好。另一種是根據(jù)定K型歸一化LPF (低通濾波器)的數(shù)據(jù)來設(shè)計BPF (帶通濾波器)，該濾波器是以低通濾波器為基礎(chǔ)，通過合適的電路變換來達到帶通濾波的效果，基礎(chǔ)低通濾波器階數(shù)越高，濾波器截止性能越好。經(jīng)過原件測試與ADS (Advanced Design System)仿真,決定采用根據(jù)定K型歸一化低通濾波器的數(shù)據(jù)來設(shè)計帶通濾波器，考慮到信號為DDS信號源的輸出，為使信號在帶內(nèi)波動小，采用通帶平坦且易于實現(xiàn)的巴特沃斯型低通濾波器，再通過進一步仿真測試與單元電路調(diào)試，選定以4階巴特沃斯型濾波器作為濾波電路。在分波段數(shù)控開關(guān)的控制下，根據(jù)頻率大小選通一路亞倍頻程帶通濾波器來濾除DDS濾波器的雜散。50MHz?400MHz的頻率信號通過計算，分45MHz ?85MHz，85MHz ?145MHz，145MHz ?265MHz，260MHz ?400MHz 四路選通。上級 DDS模塊與下級亞倍頻程帶通濾波器模塊的特征阻抗均為50歐姆。
[0019]所述分路亞倍頻程帶通濾波器、固定增益放大器和數(shù)控衰減器的結(jié)構(gòu)如圖3所示，包括控制模塊、4路帶通濾波器、固定增益放大器、數(shù)控衰減器。DDS輸出信號通過兩片分波段開關(guān)芯片控制選通頻段，之后經(jīng)過帶通濾波器，固定增益放大器和數(shù)控衰減器進一步調(diào)節(jié)信號，固定增益放大器選用GAL1-7X系列芯片，此系列放大器具有較高的動態(tài)范圍，并能有效防止靜電干擾與信號瞬變。衰減器選用HMC-3XX系列衰減芯片，此系列芯片在控制模塊的控制下，可以較大范圍的調(diào)節(jié)信號幅度，且衰減精度達到ldb，再經(jīng)緩沖放大處理后輸出，很好的降低了邊帶寄生分量并增大了輸出幅度的動態(tài)范圍。
[0020]本實用新型采用亞倍頻程帶通濾波器的射頻DDS信號源，其工作過程是:在控制模塊的控制下，DDS模塊產(chǎn)生頻率范圍為50MHz?400MHz的射頻信號，通過分波段數(shù)控選擇四路亞倍頻程帶通濾波器中的一路濾波器濾除雜散，再經(jīng)過固定增益放大器、數(shù)控衰減器和緩沖放大處理后輸出。本實用新型采用四路亞倍頻程帶通濾波器代替現(xiàn)行普遍采用的低通濾波器，濾除DDS信號源輸出的倍頻諧波分量。其濾除效果優(yōu)于低通濾波器，極大的改善了輸出信號的頻譜特性，很好的降低了邊帶寄生分量并增大了輸出幅度的動態(tài)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種采用亞倍頻程帶通濾波器的射頻DDS信號源，其特征是由DDS模塊、控制模塊、分波段數(shù)控開關(guān)、亞倍頻程濾波器、固定增益放大器和數(shù)控衰減器組成；在控制模塊的控制下，DDS模塊產(chǎn)生頻率范圍為50MHz?400MHz的射頻信號，通過分波段數(shù)控開關(guān)選擇四路亞倍頻程帶通濾波器中的一路濾波器濾除雜散，再經(jīng)過固定增益放大器、數(shù)控衰減器和緩沖放大處理后輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用亞倍頻程帶通濾波器的射頻DDS信號源，其特征在于亞倍頻程濾波器由巴特沃斯型帶通濾波器構(gòu)成，該帶通濾波器的波段覆蓋系數(shù)小于2，濾除了DDS信號源輸出的諧波分量；巴特沃斯型帶通濾波器通帶衰減特性平坦且易于設(shè)計，設(shè)計的4階巴特沃斯型濾波器有較好的截止特性。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用亞倍頻程帶通濾波器的射頻DDS信號源，其特征在于根據(jù)工作頻率采用分波段數(shù)控開關(guān)芯片采用四路亞倍頻程帶通濾波器中的一路，分波段濾除50MHz?400MHz頻率范圍內(nèi)的雜散，四路組合代替了原低通濾波器，射頻DDS信號中的諧波分量得到有效抑制的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用亞倍頻程帶通濾波器的射頻DDS信號源，其特征在于用采用寬帶固定增益放大器對己濾波信號進行放大處理，增益穩(wěn)定且?guī)?nèi)波動小。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用亞倍頻程帶通濾波器的射頻DDS信號源，其特征在于用數(shù)控衰減器調(diào)節(jié)輸出幅度，可以提高了輸出幅度的動態(tài)范圍。
【文檔編號】H03L7/24GK203596814SQ201320736655
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2013年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月20日
【發(fā)明者】陳永泰, 黃楊, 陳亮, 程龍, 孫長景, 唐靜, 王志明, 臧濱, 張靜 申請人:武漢理工大學