本實用新型涉及一種可重構(gòu)頻率合成器平臺的控制系統(tǒng)，特別適用于超短波通信領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

本實用新型應(yīng)用于某型軍用超短波高速寬帶組網(wǎng)電臺，頻率合成器為收發(fā)信道提供本振時鐘源。在傳統(tǒng)的鎖相環(huán)設(shè)計中，大多鑒相頻率是由外部晶體振蕩器提供，提供的頻率是固定的，如果鑒相頻率的倍頻點落在了工作頻率的頻帶內(nèi)，就成為不可避免的雜散，會對通信產(chǎn)生很大的干擾。常規(guī)的設(shè)計方法是選用高頻率的晶體振蕩器作為參考，這樣也只是減少了雜散點，不能消除，新的外部晶振同樣會引入其他新的干擾，無法兼顧整個工作頻段，而且新的外部晶振需要訂做，周期至少1～2個月，影響了項目進(jìn)度，再則，頻率合成器的設(shè)計沒有考慮通用性，導(dǎo)致重復(fù)設(shè)計、增加設(shè)計人員的工作量。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的任務(wù)是提出一種消除內(nèi)倍頻雜散，規(guī)避干擾點，提高通信質(zhì)量的一種可重構(gòu)頻率合成器平臺的控制系統(tǒng)。

本實用新型的任務(wù)是這樣完成的，一種可重構(gòu)頻率合成器平臺的控制系統(tǒng)，其特征在于：該平臺包括可重構(gòu)鎖相環(huán)模塊、處理電路，高精度溫補晶振及環(huán)路濾波、放大、開關(guān)切換電路；通過處理電路的參數(shù)變換、鎖相環(huán)模塊的參數(shù)微調(diào)，實現(xiàn)多種頻率源輸出并通過處理電路擴(kuò)展的以太網(wǎng)接口可遠(yuǎn)程調(diào)整平臺參數(shù)；參考時鐘鎖相環(huán)模塊上的輸出端連接有功分器，所述功分器上的輸出端分別與一本振主環(huán)鎖相環(huán)模塊、一本振副環(huán)鎖相環(huán)模塊和二本振鎖相環(huán)模塊的輸入端相連接，所述一本振主環(huán)鎖相環(huán)模塊、一本振副環(huán)鎖相環(huán)模塊的輸出端與跳頻高速開關(guān)的輸入端相連，所述跳頻高速開關(guān)的輸出端與收發(fā)高速開關(guān)的輸入端相連接，所述收發(fā)高速開關(guān)的輸出端與濾波放大的輸入端相連接由一本振頻率將放大后的信號輸出；由功分器分支輸出的另一路的二本振鎖相環(huán)模塊的輸出端與放大濾波的輸入端相連接將信號放大后由二本振頻率輸出；所述參考時鐘雙向連接處理電路，所述處理電路里設(shè)置有高速串行接口和以太網(wǎng)接口，所述高速串行接口上分別與一本振主環(huán)鎖相環(huán)模塊，一本振副環(huán)鎖相環(huán)模塊、二本振鎖相環(huán)接通，以太網(wǎng)接口上通過網(wǎng)線與電腦或與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相連。

所述處理電路分別通過高速串行接口，連接參考時鐘鎖相環(huán)模塊、一本振主環(huán)鎖相換模塊、一本振副環(huán)鎖相環(huán)模塊和二本振鎖相環(huán)模塊，實現(xiàn)了本振頻率的輸出，該處理電路擴(kuò)展以太網(wǎng)接口能夠根據(jù)實際電磁兼容環(huán)境遠(yuǎn)程調(diào)整鎖相塊模塊參數(shù)。

所述溫補晶振是高精度溫補晶振，該晶振為參考時鐘鎖相環(huán)提供時鐘基準(zhǔn)。

所述功分器是將電路參考時鐘分為3路，分別是一本振主環(huán)鎖相環(huán)模塊、一本振副環(huán)鎖相環(huán)模塊和二本振鎖相環(huán)模塊，為本振鎖相環(huán)模塊提供參考時鐘。

所述二本振放大濾波是放大濾波電路，是實現(xiàn)本振頻率輸出放大和濾波。

本實用新型具有以下效果：本技術(shù)方案是通過將鎖相環(huán)電路設(shè)計為統(tǒng)一模塊，滿足了超短波頻段的使用，大大縮短了開發(fā)周期；通過處理器擴(kuò)展以太網(wǎng)接口遠(yuǎn)程根據(jù)實際電磁兼容環(huán)境調(diào)整鎖相環(huán)參數(shù)，本振信號適當(dāng)偏離工作頻率，規(guī)避干擾點，從而提高了通信質(zhì)量。

附圖說明

圖1是可重構(gòu)頻率合成器平臺的方框結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是鎖相環(huán)模塊的電源理框圖。

圖面說明： 1、參考時鐘鎖相環(huán)模塊，2、一本振主環(huán)鎖相環(huán)模塊，3、一本振副環(huán)鎖相環(huán)模塊，4、二本振鎖相環(huán)模塊，5、處理電路，6 、溫補晶振， 7 、功分器， 8 、放大、濾波電路 ，9、跳頻高速開關(guān)，10 收發(fā)高速開關(guān)，11、濾波開關(guān)。

具體實施方式

本技術(shù)方案可重構(gòu)頻率合成器平臺主要涉及的鎖相環(huán)模塊以頻率合成芯片為核心，集成了包括小數(shù)分頻PLL、低相噪VCO及鎖頻狀態(tài)的輸出功能。本實用新型分別采用了4組鑒相鎖相環(huán)，它們分別是圖1里的一本振主環(huán)鎖相環(huán)模塊2、一本振副環(huán)鎖相環(huán)模塊3、二本振鎖相環(huán)模塊4及參考時鐘鎖相環(huán)模塊1。參考時鐘鎖相環(huán)主要為本振信號鎖相環(huán)提供鑒相頻率；本振主、副環(huán)鎖相模塊主要實現(xiàn)本振頻率輸出，所述本振主、副環(huán)鎖相環(huán)模塊可做單環(huán)使用，在高速跳頻模式下，也可做雙環(huán)使用，滿足了切換時間的要求。

具體實施例如圖1所示，該平臺包括可重構(gòu)鎖相環(huán)模塊、處理電路，高精度溫補晶振及環(huán)路濾波、放大、開關(guān)切換電路；通過處理電路的參數(shù)變換、鎖相環(huán)模塊的參數(shù)微調(diào)，實現(xiàn)多種頻率源輸出并通過處理電路擴(kuò)展的以太網(wǎng)接口可遠(yuǎn)程調(diào)整平臺參數(shù)，溫補晶振6的輸出端與參考時鐘鎖相環(huán)模塊的輸入端相連，所述參考時鐘鎖相環(huán)模塊1上的輸出端連接有功分器7，所述功分器上的輸出端分別與一本振主環(huán)鎖相環(huán)模塊3、一本振副環(huán)鎖相環(huán)模塊3和二本振鎖相環(huán)模塊4的輸入端相連接，所述一本振主環(huán)鎖相模塊、一本振副環(huán)鎖相環(huán)模塊的輸出端與跳頻高速開關(guān)9的輸入端相連，所述跳頻高速開關(guān)的輸出端與收發(fā)高速開關(guān)10的輸入端相連接，所述收發(fā)高速開關(guān)的輸出端與濾波放大11的輸入端相連接由一本振頻率將放大后的信號輸出；由功分器分支出的另一路的二本振鎖相環(huán)模塊4的輸出端與放大濾波8的輸入端相連接將信號放大后由二本振頻率輸出；所述參考時鐘1雙向連接處理電路5、所述處理電路5里設(shè)置有高速串行接口和以太網(wǎng)接口，所述高速串行接口上分別與一本振主環(huán)鎖相環(huán)模塊2，一本振副環(huán)鎖相環(huán)模塊3、二本振鎖相環(huán) 4接通；以太網(wǎng)接口上通過網(wǎng)線與電腦或網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相連。

所述處理電路5通過高速串行接口，分別連接參考時鐘鎖相環(huán)模塊1、一本振主環(huán)鎖相換模塊2、一本振副環(huán)鎖相環(huán)模塊3和二本振鎖環(huán)模塊4，實現(xiàn)了本振頻率的輸出。另外，該處理電路擴(kuò)展以太網(wǎng)接口能夠根據(jù)實際電磁兼容環(huán)境遠(yuǎn)程調(diào)整鎖相塊模塊參數(shù)，適當(dāng)偏離工作頻率，規(guī)避干擾點，從而提高了通信的可靠性；

所述溫補晶振6是高精度溫補晶振，該晶振為參考時鐘鎖相環(huán)提供時鐘基準(zhǔn)；

所述功分器7是將電路參考時鐘分為3路，分別是一本振主環(huán)鎖相環(huán)模塊2、一本振副環(huán)鎖相環(huán)模塊3和二本振鎖相環(huán)模塊4，為本振鎖相環(huán)模塊提供參考時鐘；

所述二本振放大濾波8是放大濾波電路，是實現(xiàn)本振頻率輸出放大、濾波的功能；

所述跳頻高速開關(guān)9，是開關(guān)電路，在跳頻模式下，該電路是實現(xiàn)一本振主、副環(huán)頻率交替輸出，以滿足高速頻率輸出的功能；

所述收發(fā)高速開關(guān)10 是收發(fā)開關(guān)電路，是實現(xiàn)收發(fā)狀態(tài)切換的功能；

所述一本振放大濾波11是放大、濾波電路，該電路能實現(xiàn)一本振主、副鎖相環(huán)模塊的頻率輸出放大、濾波的功能。

如圖2所示，鎖相環(huán)模塊優(yōu)選采用的頻率合成芯片是HMC832，工作頻率表范圍為25 MHz～3 GHz；小數(shù)分辨率為2²⁴；最大鑒相頻率達(dá)到100 MHz；歸一化相噪為-226(dBc/Hz)。

HMC832采用∑-Δ調(diào)制技術(shù)，能夠滿足低相噪、低雜散、頻率轉(zhuǎn)換時間短等要求。小數(shù)分辨率為2²⁴，工作頻率范圍為25MHz～3GHz，鑒相器最大鑒相頻率達(dá)到100MHz，該鑒相器具有極低的噪底。當(dāng)工作在小數(shù)模式下，其噪底為-226dBc/Hz。根據(jù)帶內(nèi)相噪估算公式：

注1：L(1Hz)為歸一化相噪即為芯片的噪底-226dBc/Hz；

注2：fPD為鑒相頻率；

注3：N為 RF分頻的整數(shù)部分。

以背景項目為例，鑒相頻率f_PD采用12.8MHz，頻率步進(jìn)可達(dá)到5Hz，因此可完全滿足整機(jī)對于25kHz、50kHz波道間隔的要求。本振頻率范圍要求1025～1212MHz，可以計算出RF分頻的整數(shù)部分N_max=1212MHz/12.8MHz = 95，將N_max代入公式計算可得：

P_N =-226+10×log(12.8×10⁶)+20×log(95)(dBc/Hz)；

P_N =-226+77+39.5 =-109.5(dBc/Hz)。

因為環(huán)路中有一些附加噪聲，會使相噪惡化2dB～3dB。所以在1212MHz處，其有效相位噪聲約達(dá)到-107.5dBc/Hz～-106.5dBc/Hz，可以滿足帶內(nèi)相噪指標(biāo)的要求。

然后，我們分析下帶內(nèi)倍頻點雜散的抑制方法。

在本平臺中，鑒相頻率鎖相環(huán)以溫補晶振作參考，通過處理器配置參數(shù)的調(diào)整，可靈活輸出一個連續(xù)變化的頻率；本平臺把鑒相頻率鎖相環(huán)的輸出頻率作為本振信號鎖相環(huán)的鑒相頻率；這樣當(dāng)鑒相頻率的倍頻點落在本振信號頻帶內(nèi)時，我們可以通過處理電路改變鑒相頻率鎖相環(huán)的輸出頻率，從而改變本振信號鎖相環(huán)的鑒相頻率，把倍頻雜散規(guī)避過去。推而廣之，通過處理電路調(diào)整鑒相頻率鎖相環(huán)參數(shù)可規(guī)避掉所有的倍頻雜散，提高了通信質(zhì)量。

另外，在跳頻模式下，為提高跳頻速率，采用雙鎖相環(huán)路進(jìn)行切換輸出。當(dāng)單個頻率合成器的鎖定時間（捕捉時間）為每1個頻率駐留時間的1/10時，采用雙環(huán)路輪轉(zhuǎn)輸出跳頻速率至少可以提高5倍。因此采用兩個小數(shù)分頻鎖相環(huán)路，兩個環(huán)路同時產(chǎn)生頻率，1個輸出，1個等待輸出，頻率鎖定時間最小可達(dá)50μs，頻率切換時間可達(dá)ns級。

再有，鎖相環(huán)芯片HMC832內(nèi)部集成了可軟件或硬件控制的射頻輸出開關(guān)，收發(fā)開關(guān)的隔離度能達(dá)到60dB以上，再加上后級電路中收發(fā)開關(guān)的隔離度，隔離度達(dá)到90dB以上，滿足了隔離度指標(biāo)的要求。

最后，各個地方的電磁環(huán)境不盡相同，經(jīng)常在工作頻點上有外部干擾，為了減少干擾點對工作頻點的影響，實用新型了干擾點規(guī)避機(jī)制。該機(jī)制根據(jù)實際環(huán)境頻譜的掃描，找出干擾點，通過處理器調(diào)整本振鎖相環(huán)參數(shù)，本振輸出頻率適當(dāng)偏離工作頻率，規(guī)避干擾頻率，提高了通信質(zhì)量。