一種低相位噪聲的參考源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及頻率合成及頻率源相位噪聲性能技術(shù)領(lǐng)域。更具體地，涉及一種低相位噪聲的參考源。
【背景技術(shù)】
[0002]相位噪聲是一種隨機(jī)性的相位起伏，使頻率源相位的線性變化趨勢(shì)發(fā)生畸變，是雷達(dá)、無(wú)線電通信、導(dǎo)航定位等應(yīng)用領(lǐng)域的重要性能參數(shù)，對(duì)通信系統(tǒng)、武器裝備的性能有重大影響，往往成為系統(tǒng)性能的限制性因素。為了保證和提高通信系統(tǒng)及武器裝備的性能，降低頻率源的相位噪聲成為當(dāng)前頻率源設(shè)計(jì)的一個(gè)重點(diǎn)方向。
[0003]當(dāng)前，頻率源主要有以下幾種實(shí)現(xiàn)方式:直接式頻率合成、鎖相式頻率合成、直接數(shù)字式頻率合成以及以上三種方式的組合實(shí)現(xiàn)方式。但是，無(wú)論哪種實(shí)現(xiàn)方式，頻率源都是在參考源的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，參考源的相位噪聲對(duì)頻率源的相位噪聲起著決定性作用。在直接式頻率合成方式中，頻率源主要是在參考源的基礎(chǔ)上，通過(guò)倍頻、分頻、混頻等手段得到，在不考慮元器件噪聲低的情況下，頻率源與參考源的相位噪聲滿足20LogN(N為頻率源與參考源頻率的倍數(shù))的關(guān)系；在鎖相式頻率合成中，在不考慮鑒相器噪聲低的情況下，頻率源近載頻的相位噪聲與參考源近載頻的相位噪聲一致，其頻偏寬度由環(huán)路帶寬決定;在直接數(shù)字式頻率合成方式中，在不考慮元器件噪聲低的情況下，頻率源的相位噪聲由時(shí)鐘信號(hào)即參考源的相位噪聲決定。因此，具有超低相位噪聲的參考源是頻率源獲取良好相位噪聲指標(biāo)的前提。
[0004]在頻率源研制過(guò)程中，參考源一般由1MHz、10MHz等頻率的晶體振蕩器產(chǎn)生，這種產(chǎn)生方式只能夠滿足頻率源的一般相位噪聲指標(biāo)要求，對(duì)相位噪聲指標(biāo)要求較高的應(yīng)用場(chǎng)合則不能夠滿足。主要有兩個(gè)原因:一方面，受元器件自身特性、工藝水平、技術(shù)水平等條件的限制，晶體振蕩器的相位噪聲指標(biāo)幾乎達(dá)到了極限；另一方面，不同類型、不同頻率的振蕩器在不同頻偏處具有不同的相位噪聲特性，單一使用某一類型或某一頻率的振蕩器時(shí)，參考源只能在某一頻偏范圍內(nèi)取得最佳的相位噪聲，而不能在各個(gè)頻偏處都取得最佳的相位噪聲。
[0005]為了獲取頻率源更高的相位噪聲指標(biāo)，出現(xiàn)了另外一種低相位噪聲參考源的獲取方式:即采用鎖相式頻率合成的方式，通過(guò)低頻段晶體振蕩器和高頻段晶體振蕩器互鎖的方法，將參考源的頻率提高到高頻段晶體振蕩器的振蕩頻率上。由鎖相環(huán)的工作原理可知，參考源的近載頻相位噪聲與低頻段晶體振蕩器的近載頻相位噪聲一致，參考源的遠(yuǎn)載頻相位噪聲與高頻段晶體振蕩器的遠(yuǎn)載頻相位噪聲一致，這樣就實(shí)現(xiàn)了參考源頻率的提高和相位噪聲的改善。比如為了獲得具有較低相位噪聲的10MHz參考源，可以采用1MHz晶體振蕩器和10MHz壓控晶體振蕩器互鎖的方法，將10MHz壓控晶體振蕩器的輸出信號(hào)鎖定到1MHz晶體振蕩器的振蕩信號(hào)上，所得到的10MHz參考源相位噪聲指標(biāo)是1MHz晶體振蕩器近載頻相位噪聲和10MHz壓控晶體振蕩器遠(yuǎn)載頻相位噪聲在環(huán)路帶寬頻偏處的最佳拼接，從而使I OOMHz參考源具有最佳的相位噪聲指標(biāo)。
[0006]隨著頻率合成技術(shù)尤其是直接式頻率合成技術(shù)的發(fā)展，對(duì)參考源頻率和相位噪聲的要求越來(lái)越高，比如利用諧波產(chǎn)生器產(chǎn)生梳狀譜時(shí)，梳狀譜信號(hào)的相位噪聲除受諧波產(chǎn)生器的噪聲底部限制外，主要由激勵(lì)信號(hào)的相位噪聲決定，激勵(lì)信號(hào)的頻率一般為400MHz、IGHz甚至更高；另外，隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，對(duì)數(shù)字電路時(shí)鐘信號(hào)頻率和相位噪聲的要求也越來(lái)越高，比如時(shí)鐘信號(hào)的頻率可達(dá)lGHz、5GHz甚至更高。因此，研制具有更高相位噪聲指標(biāo)的特尚頻率參考源十分必要。
[0007]因此，需要提供一種輸出信號(hào)頻率在特高頻頻段的低相位噪聲的參考源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種低相位噪聲的參考源，解決現(xiàn)有參考源在較高頻率上相位噪聲指標(biāo)難以改善的問(wèn)題。
[0009]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
[0010]一種低相位噪聲的參考源，該參考源包括:鎖相式10MHz信號(hào)源、第一倍頻器、第一混頻器、第一環(huán)路濾波器和特高頻壓控聲表振蕩器；
[0011 ] 所述鎖相式10MHz信號(hào)源，生成穩(wěn)定的10MHz信號(hào)；
[0012]所述第一倍頻器，對(duì)所述穩(wěn)定的10MHz信號(hào)進(jìn)行倍頻，生成與所述特高頻壓控聲表振蕩器輸出信號(hào)頻率相同的特高頻信號(hào)；
[0013]所述第一混頻器，將所述第一倍頻器生成的特高頻信號(hào)與特高頻壓控聲表振蕩器的輔路信號(hào)輸出端輸出的信號(hào)進(jìn)行鑒相，生成第一鑒相電壓；
[0014]所述第一環(huán)路濾波器，對(duì)所述第一鑒相電壓進(jìn)行濾波，生成第一壓控電壓；
[0015]所述特高頻壓控聲表振蕩器，根據(jù)所述第一壓控電壓的控制由主路信號(hào)輸出端輸出穩(wěn)定的特高頻信號(hào)，作為低相位噪聲的參考源的輸出信號(hào)。
[0016]優(yōu)選地，所述特高頻壓控聲表振蕩器的輸出信號(hào)頻率為:300?3000MHz。
[0017]優(yōu)選地，所述鎖相式10MHz信號(hào)源包括:10MHz晶體振蕩器、第二倍頻器、第二混頻器、第二環(huán)路濾波器和10MHz壓控晶體振蕩器；
[0018]所述IOMHz晶體振蕩器，生成I OMHz信號(hào)；
[0019]所述第二倍頻器，對(duì)所述1MHz信號(hào)進(jìn)行10倍頻，生成10MHz信號(hào)；
[0020]所述第二混頻器，將所述第二倍頻器生成的10MHz信號(hào)與10MHz壓控晶體振蕩器的輔路信號(hào)輸出端輸出的10MHz信號(hào)進(jìn)行鑒相，生成第二鑒相電壓；
[0021]所述第二環(huán)路濾波器，對(duì)所述第二鑒相電壓進(jìn)行濾波，生成第二壓控電壓；
[0022]所述10MHz壓控晶體振蕩器，根據(jù)所述第二壓控電壓的控制由主路信號(hào)輸出端輸出穩(wěn)定的I OOMHz信號(hào)。
[0023]本發(fā)明的有益效果如下:
[0024](I)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了參考源在較高頻率上相位噪聲指標(biāo)的改善。本發(fā)明充分利用壓控聲表振蕩器在較高振蕩頻率上具有優(yōu)異遠(yuǎn)載頻相位噪聲的特點(diǎn)，使最終輸出的參考源在保持近載頻優(yōu)異相位噪聲指標(biāo)的前提下，遠(yuǎn)載頻相位噪聲得到明顯改善，改善量約為4dB，最終實(shí)現(xiàn)了參考源在較高頻率上整個(gè)頻偏范圍內(nèi)相位噪聲的優(yōu)異指標(biāo)。可實(shí)現(xiàn)的1000MHz參考源相位噪聲指標(biāo)為:< -95dBc/HzilOHz, <-110dBc/Hzil00Hz , < -142dBc/HzilkHz ,<-152dBc/Hzil0kHz, < -155dBc/Hzil00kHz, < -160dBc/HzilMHz, < -170dBc/Hzil0MHz；
[0025](2)本發(fā)明采用無(wú)源器件混頻器作鑒相器，突破了常規(guī)有源數(shù)字鑒相器對(duì)噪聲底部的限制，從而保證了參考源的低噪聲輸出。參考源相位噪聲底可優(yōu)于-180dBc/Hz，與現(xiàn)有參考源相比提尚約6dB;
[0026](3)本發(fā)明采用鎖相環(huán)參考信號(hào)倍頻的方式進(jìn)行鑒相，改變了鎖相環(huán)