一種基于dds和小數(shù)分頻鎖相環(huán)的頻率合成器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于DDS和小數(shù)分頻鎖相環(huán)的頻率合成器，包括微波頻率合成器，其特征在于：小步進(jìn)信號發(fā)生器、X波段本振信號發(fā)生器、L波段信號發(fā)生器以及微波頻率合成器。本發(fā)明采用DDS產(chǎn)生小步進(jìn)的中頻信號。使用小數(shù)分頻鑒相器提高鎖相環(huán)的參考頻率，產(chǎn)生低相噪的X波段本振信號。通過兩次變頻，將中頻信號先變頻到L波段，再變頻到X波段，兩次變頻均使用濾波器進(jìn)行濾波，保證低雜散的指標(biāo)。通過該方法可實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡單、小步進(jìn)、低相噪、低雜散的微波頻率合成器。
【專利說明】
一種基于DDS和小數(shù)分頻鎖相環(huán)的頻率合成器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種頻率合成器模塊，尤其是涉及一種基于DDS和小數(shù)分頻鎖相環(huán)的合成器模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電磁場與微波技術(shù)的迅速發(fā)展，微波系統(tǒng)逐漸應(yīng)用于民用和軍事等多個(gè)領(lǐng)域，微波頻率合成器作為微波系統(tǒng)中的重要組成部分，也得到了越來越廣泛的應(yīng)用。由于微波頻率很高，所以在不大的相對帶寬下，其可用的頻帶很寬，可達(dá)數(shù)百甚至上千兆赫茲。這是低頻無線電波無法比擬的。這意味著微波的信息容量大，所以現(xiàn)代多路通信系統(tǒng)，包括衛(wèi)星通信系統(tǒng)，幾乎無例外都是工作在微波波段。另外，微波信號還可以提供相位信息，極化信息，多普勒頻率信息。這在目標(biāo)檢測，遙感目標(biāo)特征分析等應(yīng)用中十分重要。
[0003]微波頻率合成器的輸出帶寬、頻率分辨率、雜散抑制、相位噪聲等都是非常關(guān)鍵的技術(shù)指標(biāo)，然而目前正在使用的微波頻率合成器輸出帶寬、頻率分辨率、雜散抑制、相位噪聲等技術(shù)指標(biāo)難以全面兼顧。導(dǎo)致現(xiàn)有微波頻率合成器電路復(fù)雜程度高、頻率分辨率不高、相位噪聲大、高雜散的問題突出。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的問題是提供一種基于DDS和小數(shù)分頻鎖相環(huán)的合成器，通過基于DDS和小數(shù)分頻鎖相環(huán)的合成器解決傳統(tǒng)微波頻率合成器電路復(fù)雜程度高、頻率分辨率不高、相位噪聲大、高雜散的問題。
[0005]為解決上述問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是提供一種基于DDS和小數(shù)分頻鎖相環(huán)的頻率合成器，它包括微波頻率合成器，小步進(jìn)信號發(fā)生器、X波段本振信號發(fā)生器、L波段信號發(fā)生器的的輸出分別連接到微波頻率合成器的輸入端。
[0006]所述的小步進(jìn)信號發(fā)生器包括恒溫晶振，恒溫晶振輸出連接到功分器合路端，功分器第一路輸出連接到直接模擬倍頻電路a輸入端，直接模擬倍頻電路a輸出連接到DDS參考輸入端，F(xiàn)PGA控制信號線與DDS控制端連接。
[0007]所述的X波段本振信號發(fā)生器包括功分器，功分器第二路輸出連接到小數(shù)分頻鑒相器參考端，小數(shù)分頻鑒相器電荷栗輸出通過環(huán)路濾波器后連接到VCO的電壓調(diào)諧端，VCO輸出的二分頻信號連接到小數(shù)分頻鑒相器的射頻信號輸入端，F(xiàn)PGA控制電路輸出信號連接到小數(shù)分頻鑒相器的控制端。
[0008]所述的L波段信號發(fā)生器包括直接模擬倍頻電路b，功分器第三路輸出連接到直接模擬倍頻電路b輸入端，直接模擬倍頻電路b輸出連接到寬帶雙平衡混頻器a的本振端，DDS輸出連接到寬帶雙平衡混頻器a的中頻端，雙平衡混頻器a的射頻輸出端連接到濾波器a的輸入端，濾波器a輸出連接到微波放大器a的輸入端。
[0009]所述的微波頻率合成器包括微波放大器b，微波放大器a的輸出連接到寬帶雙平衡混頻器b的中頻端，VCO的輸出經(jīng)濾波器c濾波后的信號連接到寬帶雙平衡混頻器b的本振端，寬帶雙平衡混頻器b的射頻端輸出連接到濾波器b的輸入端，濾波器b的輸出連接到微波放大器b的輸入端。
[0010]所述的功分器為無源功分器。
[0011]由上述技術(shù)方案組成的DDS和小數(shù)分頻鎖相環(huán)的合成器模塊，恒溫晶振輸出連接到功分器輸入端;將恒溫晶振輸出的穩(wěn)定信號分成三路輸出；功分器第一路輸出連接到直接模擬倍頻電路a輸入端，直接模擬倍頻電路a使輸出信號頻率放大，由于直接模擬倍頻電路a輸出連接到DDS參考輸入端，DDS很快將直接模擬倍頻電路a輸入信號轉(zhuǎn)換成高分辨率輸出信號;FPGA控制信號線與DDS控制端連接，F(xiàn)PGA則通過芯片與DDS電路的接口完成DDS對輸入/輸出信號的驅(qū)動(dòng)與匹配，通過FPGA編程控制DDS輸出頻率而產(chǎn)生小步進(jìn)的中頻信號。
[0012]功分器把恒溫晶振輸出的第二路穩(wěn)定信號輸出連接到小數(shù)分頻鑒相器參考端，經(jīng)小數(shù)分頻鑒相器作用后輸出頻率分辨率得到很大提高，小數(shù)分頻鑒相器電荷栗輸出通過環(huán)路濾波器后連接到VCO的電壓調(diào)諧端，環(huán)路濾波器過濾掉誤差電壓中的高頻分量和噪聲后再輸給VC0，VC0將輸出的二分頻信號連接到小數(shù)分頻鑒相器的射頻信號輸入端繼續(xù)提高輸出頻率的分辨率，F(xiàn)PGA控制電路輸出信號連接到小數(shù)分頻鑒相器的控制端，F(xiàn)PGA則通過芯片與小數(shù)分頻鑒相器電路的接口完成小數(shù)分頻鑒相器對輸入/輸出信號的驅(qū)動(dòng)與匹配。通過FPGA編程控制DDS輸出頻率從而利用該結(jié)構(gòu)產(chǎn)生低相噪的X波段本振信號。
[0013]功分器把恒溫晶振輸出的第三路輸出連接到直接模擬倍頻電路b輸入端，將直接模擬倍頻電路b使輸出信號頻率放大，直接模擬倍頻電路b輸出連接到寬帶雙平衡混頻器a的本振端，于是將放大了數(shù)倍的直接模擬倍頻電路b輸出信號頻率進(jìn)行混頻，從而得到中頻信號；DDS電路的接口通過FPGA芯片完成輸入/輸出信號的驅(qū)動(dòng)與匹配后連接到寬帶雙平衡混頻器a的中頻端，得到一個(gè)分辨率很高的L波段信號，雙平衡混頻器a的射頻輸出端連接到濾波器a的輸入端，將得到的低雜散、分辨率高的L波段信號過濾，濾波器a輸出連接到微波放大器a的輸入端，于是低雜散、分辨率高的中頻信號被放大數(shù)倍。從而利用該結(jié)構(gòu)產(chǎn)生低雜散的L波段信號。
[0014]微波放大器a輸出低雜散的L波段信號連接到寬帶雙平衡混頻器b的中頻端進(jìn)行混頻，從VCO輸出低相噪的X波段本振信號經(jīng)第三濾波器濾波后的信號連接到寬帶雙平衡混頻器b的本振端混頻;寬帶雙平衡混頻器b混頻后的射頻端輸出連接到濾波器b的輸入端，進(jìn)行過濾，得到小步進(jìn)、更低相噪、更低雜散的高分辨率信號送入微波放大器b的輸入端，微波放大器b輸出端的信號即為小步進(jìn)、低相噪、低雜散的X波段信號。
[0015]本發(fā)明采用的功分器為無源功分器，該功分器工作穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單，基本上無噪聲。
[0016]本發(fā)明采用DDS產(chǎn)生高頻率分辨率的中頻信號，利用小數(shù)分頻鑒相器產(chǎn)生低相噪的X波段本振信號。通過兩次變頻，先將中頻信號變頻到L波段，再將L波段信號變頻到X波段，通過兩次變頻后的濾波處理，實(shí)現(xiàn)低雜散的X波段信號。將傳統(tǒng)的整數(shù)分頻鑒相器替換成小數(shù)分頻鑒相器，可提高鎖相環(huán)參考信號的頻率，降低鎖相環(huán)的分頻比N的值，使鎖相環(huán)產(chǎn)生的信號具有較低的相位噪聲。
[0017]利用本發(fā)明的技術(shù)方案完全可以通過較簡單的方案，解決傳統(tǒng)微波頻率合成器電路復(fù)雜程度高、頻率分辨率不高、相位噪聲大、高雜散的問題。
[0018]【附圖說明】: 圖1為頻率合成器模塊示意圖，
圖2為DDS和小數(shù)分頻鎖相環(huán)的頻率合成器原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0020]如圖1示出了本發(fā)明頻率合成器模塊示意圖，它包括微波頻率合成器、小步進(jìn)信號發(fā)生器、X波段本振信號發(fā)生器以及L波段信號發(fā)生器。
[0021]小步進(jìn)信號發(fā)生器、X波段本振信號發(fā)生器、L波段信號發(fā)生器的的輸出分別連接到微波頻率合成器的輸入端。
[0022]小步進(jìn)信號發(fā)生器包括恒溫晶振，恒溫晶振輸出連接到功分器合路端，功分器第一路輸出連接到直接模擬倍頻電路a輸入端，直接模擬倍頻電路a輸出連接到DDS參考輸入端，F(xiàn)PGA控制信號線與DDS控制端連接。
[0023]圖2示出了DDS和小數(shù)分頻鎖相環(huán)的頻率合成器原理圖，根據(jù)DDS和小數(shù)分頻鎖相環(huán)的頻率合成器原理圖，X波段本振信號發(fā)生器包括功分器，功分器第二路輸出連接到小數(shù)分頻鑒相器參考端，小數(shù)分頻鑒相器電荷栗輸出通過環(huán)路濾波器后連接到VCO的電壓調(diào)諧端，VCO輸出的二分頻信號連接到小數(shù)分頻鑒相器的射頻信號輸入端，F(xiàn)PGA控制電路輸出信號連接到小數(shù)分頻鑒相器的控制端。
[0024]L波段信號發(fā)生器包括直接模擬倍頻電路b，功分器第三路輸出連接到直接模擬倍頻電路b輸入端，直接模擬倍頻電路b輸出連接到寬帶雙平衡混頻器a的本振端，DDS輸出連接到寬帶雙平衡混頻器a的中頻端，雙平衡混頻器a的射頻輸出端連接到濾波器a的輸入端，濾波器a輸出連接到微波放大器a的輸入端。
[0025]微波頻率合成器包括微波放大器b，微波放大器a的輸出連接到寬帶雙平衡混頻器b的中頻端，VCO的輸出經(jīng)濾波器c濾波后的信號連接到寬帶雙平衡混頻器b的本振端，寬帶雙平衡混頻器b的射頻端輸出連接到濾波器b的輸入端，濾波器b的輸出連接到微波放大器b的輸入端。
[0026]試驗(yàn)時(shí)，由上述技術(shù)方案組成的DDS和小數(shù)分頻鎖相環(huán)的合成器模塊，恒溫晶振輸出連接到功分器輸入端;將恒溫晶振輸出的穩(wěn)定信號分成三路輸出；功分器第一路輸出連接到直接模擬倍頻電路a輸入端，直接模擬倍頻電路a輸出信號頻率進(jìn)行放大，由于直接模擬倍頻電路a輸出連接到DDS參考輸入端，DDS很快將直接模擬倍頻電路a輸入信號轉(zhuǎn)換成高分辨率輸出信號;FPGA控制信號與DDS控制端連接，F(xiàn)PGA則通過芯片與DDS電路的接口完成DDS對輸入/輸出信號的驅(qū)動(dòng)與匹配。通過FPGA編程控制DDS輸出頻率從而產(chǎn)生小步進(jìn)的中頻信號。
[0027]功分器2把恒溫晶振I輸出的第二路穩(wěn)定信號輸出連接到小數(shù)分頻鑒相器參考端，小數(shù)分頻鑒相器輸出頻率分辨率得到很大提高，小數(shù)分頻鑒相器電荷栗輸出通過環(huán)路濾波器后連接到VCO的電壓調(diào)諧端，環(huán)路濾波器過濾掉誤差電壓中的高頻分量和噪聲后再輸給VCO，VCO將輸出的二分頻信號連接到小數(shù)分頻鑒相器的射頻信號輸入端繼續(xù)提高輸出頻率的分辨率，F(xiàn)PGA控制電路輸出信號連接到小數(shù)分頻鑒相器的控制端，F(xiàn)PGA則通過芯片與小數(shù)分頻鑒相器電路的接口完成小數(shù)分頻鑒相器對輸入/輸出信號的驅(qū)動(dòng)與匹配。通過FPGA編程控制DDS輸出頻率從而產(chǎn)生低相噪的X波段本振信號。
[0028]功分器2把恒溫晶振I輸出的第三路輸出連接到直接模擬倍頻電路b輸入端，直接模擬倍頻電路b使輸出信號頻率放大了數(shù)倍，直接模擬倍頻電路b輸出連接到寬帶雙平衡混頻器a的本振端，于是將放大的直接模擬倍頻電路b使輸出信號頻率進(jìn)行混頻，從而得到中頻信號；DDS電路的接口通過FPGA芯片完成輸入/輸出信號的驅(qū)動(dòng)與匹配后連接到寬帶雙平衡混頻器a的中頻端，得到一個(gè)分辨率很高的L波段信號，雙平衡混頻器a的射頻輸出端連接到濾波器a的輸入端，將得到的低雜散、分辨率高的中頻信號過濾，濾波器a輸出連接到微波放大器a的輸入端，于是低雜散、分辨率高的中頻信號被放大數(shù)倍。從而利用該結(jié)構(gòu)產(chǎn)生低雜散的L波段信號。
[0029]微波放大器a輸出低雜散的L波段信號連接到寬帶雙平衡混頻器b的中頻端再次進(jìn)行混頻，得到高頻率信號，從VCO輸出低相噪的X波段本振信號經(jīng)濾波器c濾波后的信號連接到寬帶雙平衡混頻器b的本振端，再次混頻，產(chǎn)生高頻率信號；寬帶雙平衡混頻器b混頻后的射頻端輸出連接到濾波器b的輸入端，進(jìn)行過濾，得到小步進(jìn)、更低相噪、更低雜散的高分辨率信號送入微波放大器b的輸入端，微波放大器b輸出端的信號即為小步進(jìn)、低相噪、低雜散的X波段信號。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于DDS和小數(shù)分頻鎖相環(huán)的頻率合成器，它包括微波頻率合成器，其特征在于:恒溫晶振輸出連接到功分器合路端;功分器輸出信號分別連接到小步進(jìn)信號發(fā)生器、X波段本振信號發(fā)生器和L波段信號發(fā)生器的輸入端;小步進(jìn)信號發(fā)生器、X波段本振信號發(fā)生器、L波段信號發(fā)生器的輸出分別連接到微波頻率合成器的輸入端。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于DDS和小數(shù)分頻鎖相環(huán)的頻率合成器，其特征在于:所述的小步進(jìn)信號發(fā)生器包括恒溫晶振，功分器第一路輸出連接到直接模擬倍頻電路a輸入端，直接模擬倍頻電路a輸出連接到DDS參考輸入端，F(xiàn)PGA控制信號線與DDS控制端連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于DDS和小數(shù)分頻鎖相環(huán)的頻率合成器，其特征在于:所述的X波段本振信號發(fā)生器包括功分器，功分器第二路輸出連接到小數(shù)分頻鑒相器參考端，小數(shù)分頻鑒相器電荷栗輸出通過環(huán)路濾波器后連接到VCO的電壓調(diào)諧端，VCO輸出的二分頻信號連接到小數(shù)分頻鑒相器的射頻信號輸入端，F(xiàn)PGA控制電路輸出信號連接到小數(shù)分頻鑒相器的控制端。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于DDS和小數(shù)分頻鎖相環(huán)的頻率合成器，其特征在于:所述的L波段信號發(fā)生器包括直接模擬倍頻電路b，功分器第三路輸出連接到直接模擬倍頻電路b輸入端，直接模擬倍頻電路b輸出連接到寬帶雙平衡混頻器a的本振端，DDS輸出連接到寬帶雙平衡混頻器a的中頻端，雙平衡混頻器a的射頻輸出端連接到濾波器a的輸入端，濾波器a輸出連接到微波放大器a的輸入端。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于DDS和小數(shù)分頻鎖相環(huán)的頻率合成器，其特征在于:所述的微波頻率合成器包括微波放大器b，微波放大器a的輸出連接到寬帶雙平衡混頻器b的中頻端，VCO的輸出經(jīng)濾波器c濾波后的信號連接到寬帶雙平衡混頻器b的本振端，寬帶雙平衡混頻器b的射頻端輸出連接到濾波器b的輸入端，濾波器b的輸出連接到微波放大器b的輸入端。6.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任意項(xiàng)所述的功分器，其特征在于:所述的功分器為無源功分器。
【文檔編號】H03L7/18GK106067815SQ201610546424
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年7月13日
【發(fā)明人】賴寒昱
【申請人】貴州航天計(jì)量測試技術(shù)研究所