本發(fā)明涉及一種寬帶細(xì)步進(jìn)頻率源電路，屬于微波電路技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展，寬帶頻率源希望在實(shí)現(xiàn)寬帶特性的同時(shí)可以兼容細(xì)步進(jìn)特性。目前在寬帶頻率的實(shí)現(xiàn)方式上基本采用DDS和單數(shù)字環(huán)的結(jié)合或者DDS電路、混頻環(huán)路和開(kāi)關(guān)濾波組件的結(jié)合，前一種技術(shù)，無(wú)法同時(shí)兼容細(xì)步進(jìn)和高雜波抑制；第二種技術(shù)，產(chǎn)品功耗和體積較大，無(wú)法滿足當(dāng)今通信領(lǐng)域內(nèi)提出的低功耗、小型化要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題為：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種寬帶細(xì)步進(jìn)頻率源電路，通過(guò)加入倍頻濾波模塊、DDS電路、低通濾波器、放大器、IQ混頻器和90°電橋，使DDS電路輸出幾百兆赫茲的細(xì)步進(jìn)輸出信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)壓控振蕩器的細(xì)步進(jìn)輸出信號(hào)，通過(guò)配置數(shù)字鑒相器中的分頻比N來(lái)實(shí)現(xiàn)寬帶特性，解決了現(xiàn)有頻率源電路同時(shí)實(shí)現(xiàn)寬帶輸出和細(xì)步進(jìn)輸出時(shí)不能小型化的缺點(diǎn)。

本發(fā)明解決的技術(shù)方案為：一種寬帶細(xì)步進(jìn)頻率源電路，包括晶體振蕩器、數(shù)字鑒相器、環(huán)路濾波器、壓控振蕩器、IQ混頻器、90°電橋、第一放大器、第二放大器、倍頻濾波模塊、DDS電路和低通濾波器；晶體振蕩器通過(guò)振蕩產(chǎn)生輸出兩路頻率相同、幅度相等的晶體振蕩信號(hào)，將兩路頻率相同、幅度相等的晶體振蕩信號(hào)分別送至數(shù)字鑒相器和倍頻濾波模塊，倍頻濾波模塊將送來(lái)的晶體振蕩信號(hào)進(jìn)行倍頻濾波后產(chǎn)生晶體振蕩信號(hào)的相應(yīng)倍頻信號(hào)送至DDS電路，DDS電路將實(shí)現(xiàn)的低頻信號(hào)輸出送至低通濾波器，低通濾波器將DDS送來(lái)的低頻信號(hào)進(jìn)行低通濾波，濾波后得到一個(gè)具有細(xì)步進(jìn)、一定帶寬的低頻信號(hào)送至90°電橋的1端口；

90°電橋2端50Ω負(fù)載，1端口將低頻信號(hào)進(jìn)行相位處理，最終在3端口和4端口輸出兩路同頻率、等幅度、相位相差90°的I路和Q路信號(hào)；90°電橋輸出的I路和Q路兩路信號(hào)最終送至IQ混頻器的I端口和Q端口。

數(shù)字鑒相器將晶體振蕩器送來(lái)的晶體振蕩信號(hào)和第一放大器送來(lái)的放大后的信號(hào)進(jìn)行鑒相，當(dāng)數(shù)字鑒相器、環(huán)路濾波器、壓控振蕩器、第一放大器、第二放大器和IQ混頻器組成的環(huán)路達(dá)到鎖定后，將鎖定的電壓送至環(huán)路濾波器，環(huán)路濾波器將送來(lái)的鎖定電壓進(jìn)行積分濾波后產(chǎn)生積分濾波后的鎖定電壓送至壓控振蕩器，壓控振蕩器在積分濾波后的鎖定電壓控制下，振蕩產(chǎn)生兩路頻率相同、幅度相等的鎖定信號(hào)，一路作為寬帶細(xì)步進(jìn)頻率源電路的輸出，另一路送至第二放大器，第二放大器將鎖定信號(hào)功率放大至IQ混頻器所需的本振激勵(lì)電平后，作為IQ混頻器所需的本振激勵(lì)電平。IQ混頻器將第二放大器送來(lái)的本振信號(hào)和90°電橋送來(lái)的IQ兩路信號(hào)進(jìn)行混頻，在IQ混頻器的射頻端口輸出本振信號(hào)和90°電橋送來(lái)的IQ兩路信號(hào)的差信號(hào)，再經(jīng)過(guò)第一放大器放大，放大后的信號(hào)送至數(shù)字鑒相器。

所述晶體振蕩器通過(guò)振蕩產(chǎn)生輸出兩路頻率相同、幅度相等的信號(hào)。

通過(guò)改變所述晶體振蕩器的振蕩輸出信號(hào)頻率，能夠改變寬帶細(xì)步進(jìn)頻率源電路的輸出頻率。

通過(guò)改變DDS電路的步進(jìn)和輸出信號(hào)，能夠改變最終壓控振蕩器的步進(jìn)和輸出頻率。

通過(guò)選取不同頻率、不同帶寬的壓控振蕩器，能夠?qū)崿F(xiàn)最終頻率源電路的頻率和寬帶信號(hào)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于：

(1)本發(fā)明電路中加入了DDS電路，通過(guò)DDS電路輸出幾百兆赫茲的細(xì)步進(jìn)輸出信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)壓控振蕩器的細(xì)步進(jìn)輸出信號(hào)，DDS電路可以輸出的頻率步進(jìn)在赫茲量級(jí)。有效的保證最終壓控振蕩器輸出頻率步進(jìn)也在赫茲量級(jí)。

(2)本發(fā)明90°電橋輸出的IQ兩路信號(hào)作為頻率源電路中IQ混頻器所需的中頻激勵(lì)電平，同時(shí)利用IQ混頻器本振激勵(lì)電平端口第二放大器的反向隔離特性，對(duì)90°電橋輸出的信號(hào)產(chǎn)生很強(qiáng)的抑制。

(3)本發(fā)明的輸出頻率可調(diào)，可以通過(guò)以下幾種方式進(jìn)行改變：改變所述晶體振蕩器的振蕩輸出信號(hào)頻率；改變DDS電路的輸出信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)最終頻率源電路頻率輸出；改變所述壓控振蕩器的頻率范圍。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明提出的頻率源電路框圖；

圖2是采用本發(fā)明設(shè)計(jì)思路的頻率源電路框圖；

圖3是當(dāng)90°電橋I端口作為DDS輸入時(shí)，IQ混頻器的射頻輸出信號(hào)。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的基本思路為：本發(fā)明提出一種寬帶細(xì)步進(jìn)的頻率源電路，包括晶體振蕩器、數(shù)字鑒相器、環(huán)路濾波器、壓控振蕩器、IQ混頻器、90°電橋、第一放大器、第二放大器、倍頻濾波模塊、DDS電路和低通濾波器。本發(fā)明在傳統(tǒng)的單環(huán)數(shù)字頻率源電路中加入倍頻濾波模塊、DDS電路、低通濾波器、放大器、IQ混頻器和90°電橋，通過(guò)DDS輸出幾百兆赫茲的細(xì)步進(jìn)輸出信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)壓控振蕩器的細(xì)步進(jìn)輸出信號(hào)。通過(guò)選擇具有寬帶特性的壓控振蕩器來(lái)實(shí)現(xiàn)寬帶頻率源電路。發(fā)明中采用一種IQ混頻器作為射頻混頻器，該IQ混頻器對(duì)本振信號(hào)和IQ兩路信號(hào)的差信號(hào)進(jìn)行提取，而對(duì)本振信號(hào)和IQ兩路信號(hào)的和信號(hào)進(jìn)行抑制，同時(shí)差信號(hào)對(duì)IQ混頻器的本振信號(hào)抑制在20dBc以上，很好的保證了IQ混頻器射頻端口輸出的射頻信號(hào)無(wú)需通過(guò)極窄帶的濾波器進(jìn)入第一放大器。相比于常用的DDS電路，該電路調(diào)試難度低，實(shí)現(xiàn)頻率精度極高，并且可以小型化。

本發(fā)明通過(guò)在傳統(tǒng)的單環(huán)數(shù)字鎖相電路中加入倍頻濾波模塊、DDS電路、低通濾波器、90°電橋、IQ混頻器和放大器，使其DDS輸出幾百兆赫茲的細(xì)步進(jìn)輸出信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)壓控振蕩器的細(xì)步進(jìn)輸出信號(hào)。電路中的壓控振蕩器選取具有寬帶特性的壓控振蕩器來(lái)實(shí)現(xiàn)寬帶頻率源電路。解決了現(xiàn)有頻率源不能同時(shí)兼容細(xì)步進(jìn)和寬帶輸出的問(wèn)題。

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明：

附圖1給出了本發(fā)明一種寬帶細(xì)步進(jìn)頻率源電路其包括晶體振蕩器、數(shù)字鑒相器、環(huán)路濾波器、壓控振蕩器、IQ混頻器、90°電橋、第一放大器、第二放大器、倍頻濾波模塊、DDS電路和低通濾波器；晶體振蕩器通過(guò)振蕩產(chǎn)生輸出兩路頻率相同、幅度相等的晶體振蕩信號(hào)，將兩路頻率相同、幅度相等的晶體振蕩信號(hào)分別送至數(shù)字鑒相器和倍頻濾波模塊，倍頻濾波模塊將送來(lái)的晶體振蕩信號(hào)進(jìn)行倍頻濾波后產(chǎn)生晶體振蕩信號(hào)的相應(yīng)倍頻信號(hào)送至DDS電路，DDS電路將實(shí)現(xiàn)的DDS信號(hào)輸出送至低通濾波器，低通濾波器將送來(lái)的DDS信號(hào)進(jìn)行低通濾波，濾波后得到一個(gè)具有細(xì)步進(jìn)、一定帶寬的低頻信號(hào)送至90°電橋的1端口；

90°電橋2端50Ω負(fù)載，1端口將低頻信號(hào)進(jìn)行相位處理，最終在3端口和4端口輸出兩路同頻率、等幅度、相位相差90°的I路和Q路信號(hào)；90°電橋輸出的I路和Q路兩路信號(hào)最終送至IQ混頻器的I端口和Q端口。

數(shù)字鑒相器將晶體振蕩器送來(lái)的晶體振蕩信號(hào)和第一放大器送來(lái)的頻率和信號(hào)進(jìn)行鑒相，當(dāng)數(shù)字鑒相器、環(huán)路濾波器、壓控振蕩器、第一放大器、第二放大器和IQ混頻器組成的環(huán)路達(dá)到鎖定后，將鎖定的電壓送至環(huán)路濾波器，環(huán)路濾波器將送來(lái)的鎖定電壓進(jìn)行積分濾波后產(chǎn)生積分濾波后的鎖定電壓送至壓控振蕩器，壓控振蕩器在積分濾波后的鎖定電壓控制下，振蕩產(chǎn)生兩路頻率相同、幅度相等的鎖定信號(hào)，一路作為寬帶細(xì)步進(jìn)頻率源電路的輸出，另一路送至第二放大器，第二放大器將鎖定信號(hào)功率放大至IQ混頻器所需的本振激勵(lì)電平后，作為IQ混頻器所需的本振激勵(lì)電平。IQ混頻器將第二放大器送來(lái)的本振信號(hào)和90°電橋送來(lái)的IQ兩路信號(hào)進(jìn)行混頻，在IQ混頻器的射頻端口輸出本振信號(hào)和90°電橋送來(lái)的IQ兩路信號(hào)的差信號(hào)，再經(jīng)過(guò)第一放大器放大，放大后的信號(hào)送至數(shù)字鑒相器。

本發(fā)明的輸出頻率可以通過(guò)以下幾種方式進(jìn)行改變：

(1)改變所述晶體振蕩器的振蕩輸出信號(hào)頻率。

(2)改變DDS電路的輸出信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)最終頻率源電路頻率輸出。

(3)改變所述壓控振蕩器的頻率范圍。

本發(fā)明所產(chǎn)生的頻率源信號(hào)的各項(xiàng)指標(biāo)如：溫度穩(wěn)定度、頻率穩(wěn)定度、頻率準(zhǔn)確度等主要依賴(lài)于晶體振蕩器的這些指標(biāo)。

附圖2提供了一個(gè)寬帶頻率源設(shè)計(jì)實(shí)例。

其中將圖1中的第一放大器和第二放大器用代替，晶體振蕩器用代替，混頻器用代替。

具體電路實(shí)現(xiàn)的指標(biāo)如下：

輸出頻率：2.1GHz-6.1GHz

頻率步進(jìn)：3Hz

跳頻時(shí)間：＜0.1us

參考頻率：100MHz

輸出功率:6dBm

鑒相雜波抑制：≥80dBc

相位噪聲要求：≤-85dBc/Hz@1kHz

≤-95dBc/Hz@10kHz

≤-105dBc/Hz@100kHz

本發(fā)明在實(shí)際應(yīng)用中，晶體振蕩器通過(guò)振蕩產(chǎn)生輸出100MHz的參考信號(hào)功分為兩路，一路作為數(shù)字鑒相器的參考信號(hào)，一路作為倍頻濾波模塊的參考信號(hào)。倍頻濾波模塊輸出的1GHz信號(hào)作為DDS電路的參考信號(hào)。其中外部的控制信號(hào)控制電路的兩個(gè)部分，一是控制DDS電路輸出；二是控制數(shù)字鑒相器內(nèi)的N分頻。首先控制信號(hào)控制數(shù)字鑒相器內(nèi)的N分頻等于20，控制DDS電路以3Hz為步進(jìn)輸出100MHz-200MHz的信號(hào)，這時(shí)在環(huán)路鎖定的狀態(tài)下，IQ混頻器的射頻端輸出的射頻信號(hào)為2GHz，而同時(shí)壓控振蕩器輸出以3Hz為步進(jìn)的2.1G-2.2G信號(hào)，當(dāng)控制DDS電路輸出最后一個(gè)點(diǎn)(即200MHz)的時(shí)候，控制信號(hào)控制數(shù)字鑒相器內(nèi)的N分頻由20變?yōu)?1，控制DDS電路重新以3Hz為步進(jìn)輸出100MHz-200MHz的信號(hào)，這時(shí)在環(huán)路鎖定的狀態(tài)下，IQ混頻器的射頻端輸出的射頻信號(hào)為2.1GHz，而同時(shí)壓控振蕩器輸出以3Hz為步進(jìn)的2.2G-2.3G信號(hào)，以此類(lèi)推。該電路可以實(shí)現(xiàn)從2.1GHz-6.1GHz的寬帶輸出，同時(shí)步進(jìn)為3Hz。

IQ混頻器和90°電橋幾個(gè)端口的頻譜特性可以通過(guò)電路工作中的某個(gè)狀態(tài)進(jìn)行介紹，當(dāng)壓控振蕩器第一路輸出2.1G時(shí)，壓控振蕩器另外一路2.1GHz信號(hào)經(jīng)過(guò)第二放大器放大后進(jìn)入IQ混頻器的本振端口；DDS電路輸出的100MHz進(jìn)入90°電橋。其中90°電橋的3、4端口接入到IQ混頻器的I路和Q路。這時(shí)當(dāng)DDS輸出接90°電橋1端口而90°電橋2端口接地時(shí)，IQ混頻器射頻端口的輸出頻譜如附圖3所示，其中附圖3中橫坐標(biāo)表示頻率輸出，縱坐標(biāo)表示輸出功率。即使隨著頻點(diǎn)的升高，IQ混頻器射頻端口的輸出頻譜特性依然和附圖3類(lèi)似。

在實(shí)例中IQ混頻器的射頻信號(hào)經(jīng)過(guò)第一放大器放大到合適的功率再進(jìn)入數(shù)字鑒相器。根據(jù)數(shù)字鑒相器特性，數(shù)字鑒相器射頻反饋端口的頻率信號(hào)對(duì)雜波抑制在20dBc以上時(shí)，就不會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)鎖或者假鎖現(xiàn)象。而本發(fā)明中，實(shí)測(cè)對(duì)雜波的抑制在25dBc以上，可以滿足電路正常工作。

本發(fā)明實(shí)例中，所用到的部件均采用功能模塊。首先采用溫補(bǔ)晶體振蕩器產(chǎn)生具有高頻率穩(wěn)定度、溫度穩(wěn)定度的100MHz晶體振蕩信號(hào)，解決了高低溫下頻率漂移的現(xiàn)象；其次采用了DDS電路產(chǎn)生諧波信號(hào)，DDS電路可以是廠家提供的模塊。所有的電路經(jīng)過(guò)合理的布局設(shè)計(jì)，可以為寬帶接收機(jī)、發(fā)射機(jī)提供本振頻率源信號(hào)。本發(fā)明調(diào)試難度低，安全性高，可以很好的應(yīng)用在星載通信系統(tǒng)中。

本發(fā)明未詳細(xì)闡述部分屬于本領(lǐng)域公知技術(shù)。