一種低相噪頻率合成器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種低相噪頻率合成器，它涉及通信、測(cè)量領(lǐng)域中的一種覆蓋C頻段頻率合成器產(chǎn)品。它由恒溫晶振、鑒相器和可變分頻器、環(huán)路濾波器、壓控振蕩器組、射頻開(kāi)關(guān)、分路器、控制單元等組成。本實(shí)用新型采用壓控振蕩器切換工作技術(shù)，在C頻段（5.8GHz～8GHz）應(yīng)用頻率范圍內(nèi)，鎖相環(huán)采用兩只窄帶壓控振蕩器控制選通工作的工作模式，代替以往單只寬帶壓控振蕩器的覆蓋全頻段工作模式。鎖相環(huán)工作時(shí)，充分發(fā)揮窄帶壓控振蕩器器件具有的高低端調(diào)諧靈敏度一致性好、相位噪聲指標(biāo)高等優(yōu)勢(shì)。通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，采用本實(shí)用新型的技術(shù)方案后，較常規(guī)使用寬帶壓控振蕩器頻率合成器，相位噪聲可改善6dB～8dB。該實(shí)用新型適合應(yīng)用于對(duì)輸出信號(hào)相位噪聲較低、體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低的情況。
【專利說(shuō)明】一種低相噪頻率合成器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及通信領(lǐng)域、測(cè)量領(lǐng)域中的C頻段低相噪頻率合成器。
技術(shù)背景
[0002]目前現(xiàn)代通信領(lǐng)域、電子測(cè)量領(lǐng)域中使用的各種接收機(jī)、通信設(shè)備、儀器、儀表等，都要應(yīng)用到頻率合成器。頻率合成器指標(biāo)高低是決定電子系統(tǒng)性能好壞的關(guān)鍵設(shè)備。隨著對(duì)頻率合成器提出了越來(lái)越高的要求，低相位噪聲合成器發(fā)展也越來(lái)越迅速，并得到了廣泛的應(yīng)用。
[0003]目前的設(shè)計(jì)頻率合成器所采用的頻率合成技術(shù)分別是:直接頻率合成技術(shù)(DS)、間接頻率合成技術(shù)(即鎖相環(huán)技術(shù)PLL)、直接數(shù)字式頻率合成技術(shù)(DDS)和混合式頻率合成技術(shù)。另外還有將幾種技術(shù)相互結(jié)合的混合頻率合成方法。
[0004]直接頻率合成技術(shù)是把一個(gè)或多個(gè)基準(zhǔn)頻率通過(guò)倍頻、分頻、混頻等措施，實(shí)現(xiàn)頻率的算術(shù)運(yùn)算，最后合成所需的頻率。其優(yōu)點(diǎn)是:頻率切換速度快、相位噪聲可以做得很好。缺點(diǎn)是電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大、成本較高、研制調(diào)試比較困難。
[0005]間接頻率合成技術(shù)(PLL)合成利用了相位反饋控制原理，其優(yōu)點(diǎn)是:能有效地抑制輸出信號(hào)的遠(yuǎn)端雜散，有很好的選擇性，門限性能好，在對(duì)頻率切換速度要求不高，缺點(diǎn)是間接頻率合成技術(shù)的換頻時(shí)間環(huán)路帶寬相互制約，但很難兼顧輸出信號(hào)的雜散抑制、換頻時(shí)間、頻率分辨率等多方面的綜合指標(biāo)。
[0006]直接數(shù)字式頻率合成技術(shù)(DDS)利用采樣定理，通過(guò)查表法產(chǎn)生需要的波形。其優(yōu)點(diǎn)是具有極高的頻率分辨率，頻率切換速度快，而且體積小及成本低；主要缺點(diǎn)是受時(shí)鐘頻率的限制輸出頻率有限，并且由于DDS信號(hào)產(chǎn)生的基本原理，產(chǎn)生信號(hào)的雜散指標(biāo)相對(duì)另兩種技術(shù)也比較差。
[0007]綜合考慮技術(shù)實(shí)現(xiàn)相位噪聲、雜散抑制、頻率范圍、體積/結(jié)構(gòu)復(fù)雜度等因素，鎖相環(huán)合成法具有比較優(yōu)勢(shì)，在體積、功耗比較小的情況下，可以在實(shí)現(xiàn)相對(duì)較窄的頻率范圍內(nèi)，可以達(dá)到較好的相位噪聲和雜散指標(biāo)。
[0008]目前大量應(yīng)用的鎖相環(huán)頻率合成方式中，由于鎖相環(huán)技術(shù)的基本工作原理，存在以下問(wèn)題:受壓控振蕩器器件加工工藝限制，隨著壓控振蕩器覆蓋頻率范圍的增加，它的高低頻率端調(diào)諧靈敏度變化過(guò)大，導(dǎo)致環(huán)路濾波器與壓控振蕩器不適應(yīng)。如壓控振蕩器輸出頻率范圍為5.8GHz?8GHz時(shí)，在輸出頻率的高端，7.9GHz?8.0GHz范圍內(nèi)，相位噪聲只能達(dá)到-85dBc/HZ@10kHZ。同時(shí)寬帶壓控振蕩器相位噪聲指標(biāo)較之窄帶壓控振蕩器也會(huì)惡化，如窄帶壓控振蕩器5.8GHz?6.6GHz，輸出頻率6.6GHz時(shí)相位噪聲達(dá)到-80dBc/Hz@10kHz，而寬帶壓控振蕩器5.8GHz?8GHz，輸出頻率6.6GHz時(shí)相位噪聲為-75dBc/HZ@10kHZ，兩者相差5dB。壓控振蕩器的較高噪聲最終會(huì)影響到鎖相環(huán)最終指標(biāo)。
[0009]隨著現(xiàn)代通信領(lǐng)域和現(xiàn)代測(cè)量領(lǐng)域?qū)︻l率合成器提出了越來(lái)越高的要求，常規(guī)的鎖相環(huán)頻率合成方式在有些情況下已經(jīng)不能滿足要求。實(shí)用新型內(nèi)容
[0010]為解決上述【背景技術(shù)】中的問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種滿足寬帶低相噪要求，輸出頻率為5.8GHz?8GHz，頻率步進(jìn)為IOMHz，相位噪聲達(dá)到-100dBc/Hz@10kHz。
[0011]本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:
[0012]一種低相噪頻率合成器，其特征在于包括:
[0013]恒溫晶振1，用于生成參考信號(hào)；
[0014]鑒相器2，用于將恒溫晶振I輸出的參考信號(hào)和可變分頻器3輸出的分頻處理后的信號(hào)進(jìn)行頻率或相位比較，輸出頻率或相位誤差信號(hào)；
[0015]環(huán)路濾波器4，用于對(duì)鑒相器輸出的頻率或相位誤差信號(hào)進(jìn)行環(huán)路濾波器；
[0016]壓控振蕩器組5，用于在環(huán)路濾波器4輸出的信號(hào)的控制下，產(chǎn)生射頻信號(hào)；
[0017]射頻開(kāi)關(guān)6，在控制單元8的控制下，用于將壓控振蕩器組5輸出的射頻信號(hào)進(jìn)行選擇切換；
[0018]分路器7，用于將射頻開(kāi)關(guān)6選擇輸出的信號(hào)進(jìn)行分路，一路進(jìn)行對(duì)外輸出，另一路輸出至可變分頻器3;
[0019]可變分頻器3，在控制單元8的控制下，用于將分路器7輸出的射頻信號(hào)進(jìn)行分頻處理；
[0020]控制單元8，用于對(duì)可變分頻器3、環(huán)路濾波器4、壓控振蕩器組5和射頻開(kāi)關(guān)6進(jìn)行控制。
[0021]其中，所述恒溫晶振，采用恒溫晶體振蕩器；所述鑒相器、可變分頻器，采用HMC703LP4E ;所述壓控振蕩器，采用2只窄帶集成壓控振蕩器；所述射頻開(kāi)關(guān)，采用微波寬帶低差損開(kāi)關(guān)；所述控制單元，采用FPGA進(jìn)行控制，并且輸出端加光電耦合器進(jìn)行隔離。
[0022]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，所取得的有益效果為:
[0023]本實(shí)用新型采用壓控振蕩器切換工作技術(shù)，在C頻段(5.8GHz?8GHz)應(yīng)用頻率范圍內(nèi)，鎖相環(huán)采用兩只窄帶壓控振蕩器開(kāi)關(guān)選通工作的工作模式，代替以往單只寬帶壓控振蕩器的覆蓋全頻段工作模式。鎖相環(huán)工作時(shí)，充分發(fā)揮窄帶壓控振蕩器器件具有的高低端調(diào)諧靈敏度一致性好、相位噪聲指標(biāo)高等優(yōu)勢(shì)。通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，采用本實(shí)用新型的技術(shù)方案后，較常規(guī)使用寬帶壓控振蕩器頻率合成器，相位噪聲可改善6dB?8dB。該實(shí)用新型適合應(yīng)用于對(duì)輸出信號(hào)相位噪聲較低、體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低的情況。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1是本實(shí)用新型的電原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]結(jié)合圖1，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0026]一種低相噪頻率合成器，包括:恒溫晶振1、鑒相器2、可變分頻器3、環(huán)路濾波器4、壓控振蕩器組5和射頻開(kāi)關(guān)6、分路器7和控制單元8。圖1是本實(shí)用新型的電原理框圖，實(shí)施例按圖1進(jìn)行連接線路。
[0027]恒溫晶振I，用于生成參考信號(hào)；鑒相器2，用于將恒溫晶振I輸出的參考信號(hào)和可變分頻器3輸出的分頻處理后的信號(hào)進(jìn)行頻率或相位比較，輸出頻率或相位誤差信號(hào)；環(huán)路濾波器4，用于對(duì)鑒相器輸出的頻率或相位誤差信號(hào)進(jìn)行環(huán)路濾波器；壓控振蕩器組5，用于在環(huán)路濾波器4輸出的信號(hào)的控制下，產(chǎn)生射頻信號(hào)；射頻開(kāi)關(guān)6，在控制單元8的控制下，用于將壓控振蕩器組5輸出的射頻信號(hào)進(jìn)行選擇切換；分路器7，用于將射頻開(kāi)關(guān)6選擇輸出的信號(hào)進(jìn)行分路，一路進(jìn)行對(duì)外輸出，另一路輸出至可變分頻器3 ;可變分頻器3，在控制單元8的控制下，用于將分路器7輸出的射頻信號(hào)進(jìn)行分頻處理；控制單元8，用于對(duì)可變分頻器3、環(huán)路濾波器4、壓控振蕩器組5和射頻開(kāi)關(guān)6進(jìn)行控制。
[0028]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是采用壓控振蕩器切換工作技術(shù)，實(shí)施例通過(guò)使用2只窄帶高指標(biāo)壓控振蕩器選通工作覆蓋全頻段的方法，實(shí)現(xiàn)C頻段(5.8GHz~8GHz)低相噪頻率合成器。
[0029]如圖1所示，恒溫晶振輸出信號(hào)鑒相器的一路參考信號(hào)，壓控振蕩器組經(jīng)射頻開(kāi)關(guān)選通和分路器分路的輸出信號(hào)作為另一路反饋信號(hào)，兩路信號(hào)經(jīng)可變分頻器和鑒相器進(jìn)行相位/頻率比較。輸出的誤差電壓信號(hào)，經(jīng)環(huán)路濾波器后進(jìn)入電源開(kāi)關(guān)選通的相應(yīng)壓控振蕩器的控制端，控制該壓控振蕩器的輸出頻率，從而使鎖相環(huán)進(jìn)入鎖定狀態(tài)。
[0030]可以通過(guò)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。表1為常規(guī)單環(huán)普通方案和本實(shí)用新型所述的方案測(cè)試數(shù)據(jù)比較。
[0031]表1
【權(quán)利要求】
1.一種低相噪頻率合成器，其特征在于包括: 恒溫晶振(I)，用于生成參考信號(hào)； 鑒相器(2)，用于將恒溫晶振(I)輸出的參考信號(hào)和可變分頻器(3)輸出的分頻處理后的信號(hào)進(jìn)行頻率或相位比較，輸出頻率或相位誤差信號(hào)； 環(huán)路濾波器(4)，用于對(duì)鑒相器輸出的頻率或相位誤差信號(hào)進(jìn)行環(huán)路濾波器； 壓控振蕩器組(5)，用于在環(huán)路濾波器(4)輸出的信號(hào)的控制下，產(chǎn)生射頻信號(hào)； 射頻開(kāi)關(guān)(6)，在控制單元(8)的控制下，用于將壓控振蕩器組(5)輸出的射頻信號(hào)進(jìn)行選擇切換； 分路器(7)，用于將射頻開(kāi)關(guān)(6)選擇輸出的信號(hào)進(jìn)行分路，一路進(jìn)行對(duì)外輸出，另一路輸出至可變分頻器(I)； 可變分頻器(3)，在控制單元(8)的控制下，用于將分路器(7)輸出的射頻信號(hào)進(jìn)行分頻處理； 控制單元(8)，用于對(duì)可變分頻器(3)、環(huán)路濾波器(4)、壓控振蕩器組(5)和射頻開(kāi)關(guān)(6)進(jìn)行控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低相噪頻率合成器，其特征在于: 所述鑒相器、可變分頻器，采用HMC703LP4E ； 所述壓控振蕩器，采用兩只窄帶集成壓控振蕩器； 所述射頻開(kāi)關(guān)，采用微波寬帶低差損開(kāi)關(guān)； 所述控制單元，采用FPGA進(jìn)行控制，并且輸出端加光電耦合器進(jìn)行隔離。
【文檔編號(hào)】H03L7/099GK203596813SQ201320835510
【公開(kāi)日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2013年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月18日
【發(fā)明者】許明, 郄錦輝, 舒燕 申請(qǐng)人:中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所