4、開關(guān)電路5、第一環(huán)路濾波器6、第二環(huán)路濾波器7、壓 控振蕩器VC08、耦合器9、射頻放大器10、帶通濾波器11、可編程分頻器12、可編程邏輯控制 器13、接口電路14和電源轉(zhuǎn)換模塊15。
[0055] 輸入的參考信號為100MHz、低相噪、高穩(wěn)定性信號，參考信號決定了電路的輸出頻 率環(huán)路帶寬內(nèi)的相位噪聲指標(biāo)和頻率穩(wěn)定度。
[0056] 輸入?yún)⒖夹盘柟β室螅?±2)dBm，經(jīng)過射頻放大器1放大之后，經(jīng)過功分器2 - 分為二，一路作為可編程邏輯控制器13的工作基準(zhǔn)時鐘；由于經(jīng)過功分器之后，參考信號 諧波增大，另外一路需要先經(jīng)過低通濾波器3濾波，然后輸入鑒相器4作為基準(zhǔn)鑒相信號。
[0057] 同時，壓控振蕩器VC08的輸出信號經(jīng)過耦合器9進(jìn)行一分二，一路通過可編程分 頻器12進(jìn)行分頻，分頻信號進(jìn)入鑒相器4,鑒相器4輸出與基準(zhǔn)信號和VCO分配信號相位 移成正比的誤差信號；另一路信號經(jīng)過射頻放大器10放大，然后經(jīng)過帶通濾波器11抑制諧 波，最終輸出3. 5GHz~6GHz，功率為（15±2) dBm的點頻信號。
[0058] 環(huán)路濾波器6或7將鑒相器4輸出的脈沖誤差信號轉(zhuǎn)換為直流信號，送入VC08調(diào) 節(jié)VCO的輸出頻率，當(dāng)分頻器的信號與參考信號一致時，鎖相環(huán)路鎖定。
[0059] 由于輸入的參考信號為100MHz，輸出3. 5GHz~6GHz，在本發(fā)明電路的三種模式 (零控制模式、開關(guān)控制模式、SPI控制模式）下可以實現(xiàn)最小為IMHz的頻率步進(jìn)，因此，當(dāng) 輸出信號為100的整數(shù)倍數(shù)時，可編程分頻器12為整數(shù)分頻，選用第一環(huán)路濾波器；當(dāng)輸出 信號不是100的整數(shù)倍時，可編程分頻器12為小數(shù)分頻，選用第二環(huán)路濾波器。
[0060] 在實際應(yīng)用中，整數(shù)分頻產(chǎn)生的信號相位噪聲要優(yōu)于小數(shù)分頻，整數(shù)分頻和小數(shù) 分頻要求環(huán)路濾波器常數(shù)不同，環(huán)路濾波器常數(shù)對基準(zhǔn)信號，泄露所形成的寄生成分、相位 噪聲特性以及時鐘收斂特性等都有很大影響，所以本發(fā)明設(shè)置兩組環(huán)路濾波器6和7,分別 在整數(shù)分頻和小數(shù)分頻模式下選擇不同的環(huán)路濾波器，使輸出頻點在環(huán)路帶寬內(nèi)產(chǎn)生最好 的相位噪聲。
[0061] 上位機通過接口電路14控制可編程邏輯控制器13,同時為模塊提供電源。
[0062] 電源轉(zhuǎn)換模塊15為電路提供直流工作電壓，主要為+8V、+6. 5V、+5V和+3. 3V。
[0063] 本發(fā)明寬帶點頻合成電路的三種控制模式，如表1所示：
[0064]
[0065] 表 1
[0066] 結(jié)合表1與圖2,上位機通過接口電路的2、4、6、8、10共5個管腳連接可編程邏輯 控制器，通過控制8、10管腳的不同狀態(tài)選擇三種控制模式。
[0067] 在零控制模式，5個管腳均為低電平，上電即可輸出3. 5GHz~6GHz內(nèi)任意頻點。
[0068] 在開關(guān)控制模式，通過2、4、6三管腳的高低電平實現(xiàn)3. 5GHz~6GHz內(nèi)任意8種 點頻輸出。
[0069] 在SPI控制模式，2、4、6三管腳分別對應(yīng)SPI控制中的使能SEN、數(shù)據(jù)SDI、時鐘SCK 控制線，上位機通過SPI置數(shù)改變點頻模塊的輸出頻率。
[0070] SPI控制時序如圖3所示：置數(shù)過程中時鐘頻率SCK要求彡50MHz ;SDI為32bit 的串行數(shù)據(jù)，最高位為〇,表示向可編程邏輯控制器寫數(shù)據(jù)；第31~26共6位代表寄存器 地址，寄存器地址通過可編程邏輯控制器內(nèi)部設(shè)置；第25~2共24位代表寄存器值，最低 位為〇 ;使能信號SEN要求在置數(shù)過程中保持高電平，其他時刻保持低電平；輸入?yún)⒖夹盘?為100MHz，輸出為3. 5GHz~6GHz，頻率步進(jìn)為1MHz，要改變輸出頻率，通過SPI模式設(shè)置 VCO的分頻比N即可，對于小數(shù)分頻，分頻比N = N整數(shù)+N小數(shù)/24,通過可編程邏輯控制 器件設(shè)置N整數(shù)和N小數(shù)的邏輯地址，最終分別組合計算得到32bit數(shù)，上位機通過SDI數(shù) 據(jù)線，在SCK的上升沿送入點頻模塊，改變VCO輸出信號的分頻比，最終產(chǎn)生所需要的點頻。
[0071] 本發(fā)明還提供了一種多模式小型化低相噪寬帶點頻合成方法，其工作原理與上述 點頻合成電路相同，這里不再贅述。
[0072] 本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，設(shè)計的多模式小型化低相噪寬帶點頻電路，能夠 實現(xiàn)三種模式的點頻輸出：在零控制模式下，實現(xiàn)3. 5GHz~6GHz寬帶內(nèi)任意頻點零控制輸 出；在開關(guān)模式下，通過3路開關(guān)自由切換，實現(xiàn)8種不同的頻點輸出；在SPI控制模式下， 通過單次置數(shù)，產(chǎn)生3. 5GHz~6GHz，步進(jìn)頻率最小為IMHz的寬帶點頻本振，滿足了用戶的 各種需求，相位噪聲指標(biāo)可達(dá)-ll〇dBc/Hz @ 10kHz，非諧波雜散可達(dá)-75dBc。
[0073] 在環(huán)路中，由于在不同模式下，鎖相環(huán)中可編程分頻器的分頻比不同，通過設(shè)置兩 路環(huán)路濾波器通道，在三種模式下進(jìn)行切換，最終保障在不同的分頻比中環(huán)路濾波器處在 最佳的環(huán)路帶寬，使最終的輸出頻率達(dá)到最好的相位噪聲。
[0074] 整個點頻合成電路僅由1塊小體積PCB板組成，大小為60mmX 65mmX 15mm，輸入?yún)?考信號選用SMB接頭，輸出點頻信號選用SM接頭，外部接口選用常見的10芯接頭，結(jié)構(gòu)簡 單，同時，輸入輸出接頭處采用了導(dǎo)電布密封的方式，防止信號的空問輻射。
[0075] 通過PCB板外加屏蔽盒，既有效隔離了電磁信號的空間輻射，又方便了射頻信號 的充分接地，避免了信號內(nèi)部的相互串?dāng)_，整體電路結(jié)構(gòu)方便調(diào)試，同時節(jié)省成本。
[0076] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，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)。
【主權(quán)項】
1. 一種多模式小型化低相噪寬帶點頻合成電路，其特征在于，包括： 射頻放大器、功分器、低通濾波器、鑒相器、開關(guān)電路、第一環(huán)路濾波器、第二環(huán)路濾波 器、壓控振蕩器、耦合器、射頻放大器、帶通濾波器、可編程分頻器、可編程邏輯控制器、接口 電路和電源轉(zhuǎn)換模塊； 輸入?yún)⒖夹盘柦?jīng)過射頻放大器放大之后，經(jīng)過功分器一分為二，一路作為可編程邏輯 控制器的工作基準(zhǔn)時鐘，另外一路先經(jīng)過低通濾波器濾波，然后輸入鑒相器作為基準(zhǔn)鑒相 信號； 壓控振蕩器的輸出信號經(jīng)過耦合器進(jìn)行一分二，一路通過可編程分頻器分頻之后進(jìn)入 鑒相器鑒相，另外一路經(jīng)過放大、帶通濾波輸出點頻信號； 鑒相器輸出與基準(zhǔn)信號和壓控振蕩器分頻信號相位移成正比的誤差信號； 環(huán)路濾波器將鑒相器輸出的誤差信號轉(zhuǎn)換為直流信號，送入壓控振蕩器調(diào)節(jié)壓控振蕩 器的輸出頻率，當(dāng)分頻器的信號與參考信號一致時，鎖相環(huán)路鎖定； 上位機通過接口電路控制可編程邏輯控制器，同時為整體電路提供電源； 電源轉(zhuǎn)換模塊為整體電路提供直流工作電壓。2. 如權(quán)利要求1所述的多模式小型化低相噪寬帶點頻合成電路，其特征在于， 當(dāng)輸出點頻信號為100的整數(shù)倍時，可編程分頻器為整數(shù)分頻，選用第一環(huán)路濾波器； 當(dāng)輸出點頻信號不是100的整數(shù)倍時，可編程分頻器為小數(shù)分頻，選用第二環(huán)路濾波 器。3. 如權(quán)利要求1所述的多模式小型化低相噪寬帶點頻合成電路，其特征在于，所述點 頻合成電路包括三種控制模式，分別為：零控制模式、開關(guān)控制模式、SPI控制模式。4. 如權(quán)利要求3所述的多模式小型化低相噪寬帶點頻合成電路，其特征在于，所述SPI 控制模式下，SPI控制時序為： 置數(shù)過程中時鐘頻率SCK彡50MHz ; SDI為32bit的串行數(shù)據(jù)，最高位為0,表示向可編程邏輯控制器寫數(shù)據(jù)； 第31~26共6位代表寄存器地址，寄存器地址通過可編程邏輯控制器內(nèi)部設(shè)置； 第25~2共24位代表寄存器值，最低位為0 ; 使能信號SEN在置數(shù)過程中保持高電平，其他時刻保持低電平。5. 如權(quán)利要求3所述的多模式小型化低相噪寬帶點頻合成電路，其特征在于，通過SPI 控制模式設(shè)置壓控振蕩器的分頻比N改變輸出頻率。6. 如權(quán)利要求5所述的多模式小型化低相噪寬帶點頻合成電路，其特征在于，對于小 數(shù)分頻，分頻比N = N整數(shù)+N小數(shù)/24,通過可編程邏輯控制器設(shè)置N整數(shù)和N小數(shù)的邏輯 地址，最終分別組合計算得到32bit數(shù)，上位機通過SDI數(shù)據(jù)線，在SCK的上升沿送入所述 點頻合成電路，改變壓控振蕩器輸出信號的分頻比，最終產(chǎn)生所需要的點頻信號。7. -種多模式小型化低相噪寬帶點頻合成方法，其特征在于， 輸入?yún)⒖夹盘柦?jīng)過射頻放大器放大之后，經(jīng)過功分器一分為二，一路作為可編程邏輯 控制器的工作基準(zhǔn)時鐘，另外一路先經(jīng)過低通濾波器濾波，然后輸入鑒相器作為基準(zhǔn)鑒相 信號； 壓控振蕩器的輸出信號經(jīng)過耦合器進(jìn)行一分二，一路通過可編程分頻器分頻之后進(jìn)入 鑒相器鑒相，另外一路經(jīng)過放大、帶通濾波輸出點頻信號； 鑒相器輸出與基準(zhǔn)信號和壓控振蕩器分頻信號相位移成正比的誤差信號； 環(huán)路濾波器將鑒相器輸出的誤差信號轉(zhuǎn)換為直流信號，送入壓控振蕩器調(diào)節(jié)壓控振蕩 器的輸出頻率，當(dāng)分頻器的信號與參考信號一致時，鎖相環(huán)路鎖定。8. 如權(quán)利要求7所述的多模式小型化低相噪寬帶點頻合成方法，其特征在于， 當(dāng)輸出點頻信號為100的整數(shù)倍時，可編程分頻器為整數(shù)分頻，選用第一環(huán)路濾波器； 當(dāng)輸出點頻信號不是100的整數(shù)倍時，可編程分頻器為小數(shù)分頻，選用第二環(huán)路濾波 器。9. 如權(quán)利要求7所述的多模式小型化低相噪寬帶點頻合成方法，其特征在于，所述點 頻合成方法包括三種控制模式，分別為：零控制模式、開關(guān)控制模式、SPI控制模式。10. 如權(quán)利要求9所述的多模式小型化低相噪寬帶點頻合成方法，其特征在于，通過 SPI控制模式設(shè)置壓控振蕩器的分頻比N改變輸出頻率，對于小數(shù)分頻，分頻比N = N整數(shù) +N小數(shù)/24,通過可編程邏輯控制器設(shè)置N整數(shù)和N小數(shù)的邏輯地址，最終分別組合計算得 到32bit數(shù)，上位機通過SDI數(shù)據(jù)線，在SCK的上升沿送入點頻合成電路，改變壓控振蕩器 輸出信號的分頻比，最終產(chǎn)生所需要的點頻。
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種多模式小型化低相噪寬帶點頻合成電路，包括：射頻放大器、功分器、低通濾波器、鑒相器、開關(guān)電路、第一環(huán)路濾波器、第二環(huán)路濾波器、壓控振蕩器、耦合器、射頻放大器、帶通濾波器、可編程分頻器、可編程邏輯控制器、接口電路和電源轉(zhuǎn)換模塊。本發(fā)明實現(xiàn)了通過SPI控制固定寬帶3.5GHz～6GHz內(nèi)最小1MHz步進(jìn)的頻點輸出，作為單個頻點零控制輸出，開關(guān)模式下通過開關(guān)切換最多實現(xiàn)8種不同頻點的輸出，同時在4.8GHz處相位噪聲指標(biāo)達(dá)到-110dBc/Hz10kHz，非諧波雜散指標(biāo)達(dá)-75dBc，而且模塊體積僅為60mm×65mm×15mm。
【IPC分類】H03L7/18, H03L7/085, H03L7/093
【公開號】CN105049035
【申請?zhí)枴緾N201510433577
【發(fā)明人】王李飛, 楊宜生, 李維亮, 邵利艷
【申請人】中國電子科技集團公司第四十一研究所
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年7月16日