CN106059576B - 一种双频振荡器的设计方法 - Google Patents
一种双频振荡器的设计方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106059576B CN106059576B CN201610380557.1A CN201610380557A CN106059576B CN 106059576 B CN106059576 B CN 106059576B CN 201610380557 A CN201610380557 A CN 201610380557A CN 106059576 B CN106059576 B CN 106059576B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- oscillator
- frequency
- twice
- phaselocked loop
- locking
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 238000013461 design Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 6
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 4
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 abstract description 10
- 238000004891 communication Methods 0.000 abstract description 9
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- 229920000106 Liquid crystal polymer Polymers 0.000 description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 3
- 239000004977 Liquid-crystal polymers (LCPs) Substances 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
- H03L7/00—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
- H03L7/06—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
- H03L7/08—Details of the phase-locked loop
- H03L7/099—Details of the phase-locked loop concerning mainly the controlled oscillator of the loop
Landscapes
- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
Abstract
本发明公开一种单频锁相环实现双频振荡器的设计方法,涉及微波技术领域。所述单频锁相环实现的双频振荡器包括两个单频振荡器、一个锁相环、一个环路滤波器,结合锁相环和注入锁定技术同时实现两个频率的锁定以获得稳定的双频振荡信号,实现简便。所述双频振荡器设计方案的特点在于使用单频锁相环实现多频锁定,降低模块复杂度、简化***结构。所述双频振荡器***具有频率灵活性,适用于复杂通信***,为其提供高质量的载波。
Description
技术领域
本发明涉及微波技术领域,具体涉及一种单频锁相环实现双频振荡器的设计方法。
背景技术
随着现代通信***的高速发展,频谱资源愈发拥挤,现代无线通信***需要具有频率灵活性,对于复杂通信***而言,开发能同时工作在两个乃至多个频段的微波器件能够缩小其电路面积,降低电路成本,有利于***集成,适应于小型化轻型化高性能的***发展趋势。因此,微波器件的双频工作成为当前微波领域的热点课题之一。振荡器是微波通信***的关键部件,在现代通信***的多模/多频模式下,双频振荡器的研制对***整体性能起着至关重要的作用。
文献“Design of a dual frequency oscillator for simultaneous multi-band radio communication on a multi-layer liquid crystalline polymersubstrate(Bavisi A,Sundaram V,Swaminathan M,et al.,2006IEEE Radio andWireless Symposium.2006:431-434.)”报道了一个共基型负阻振荡器,采用一个二阶谐振器和一个四阶谐振器产生两个谐振频率,利用多层液晶聚合物基片研制的无源器件对振荡器进行双频稳频,由于依靠液晶聚合物材料以及薄片工艺实现的有限Q值进行稳频,其相噪性能较差,成本较高。
文献“Concurrent dual-frequency oscillators and phase-locked loops(Goel,A.,Hashemi,H.,IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques,2008,56(8):1846-1860.)”将有源器件与四阶谐振回路并联设计的双频振荡器,并通过双环锁相环将双频振荡器振荡频率分别锁定。该结构在设计双频振荡器的同时还需要设计双环锁相环,在两个外部参考信号下实现双频的锁定,实现方法较复杂。
文献“A distributed dual-band LC oscillator based on mode switching(LiG,Afshari E.,IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques,2011,59(1):99-107.)”报道了一种低相噪、分布式、可切换的双频LC振荡器,通过切换两个耦合式LC振荡器中的耦合电容来实现奇模和偶模的切换。虽然振荡器的调谐范围可达几个倍频程,但是该振荡器使用开关来实现两个频率的切换,不能同时提供两个频率的输出信号。
国外方面对于双频振荡器的研究主要集中在探讨双频输出的可能性,分析有源器件非线性特性以及谐振电路阶数对双频振荡器的稳定性影响等方面,国内方面对于双频振荡器的研究还较少,因此在现代通信***多模/多频需求下,对结构简单、输出频率灵活、具有高度稳定性的双频振荡器的研制具有重要意义。
发明内容
针对现有技术,本发明的目的在于提供一种单频锁相环实现双频振荡器的设计方法。通过适当设置单频振荡器的工作频率,使之能够满足所需双频输出;通过适当设计锁相环结构,将其中一个振荡器的输出利用注入锁定技术将另一个振荡器锁定,使该振荡器的频谱体现前者的频谱变化规律,进一步将该输出信号输入锁相环,再用锁相环产生的控制信号锁定前者振荡器,进而使两个振荡器的相位锁住,从而提供稳定的双频信号。
为了达到上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种单频锁相环实现双频振荡器的设计方法,所述双频振荡器的原理拓扑如图1所示,所述设计方法包括以下步骤:
步骤1、确定所需双频信号的工作频率fo1,fo2;
步骤2、确定第一振荡器1和第二振荡器2的工作频率f1与f2,使其满足mf1≈nf2,其中m,n为谐波阶数,与有源器件的非线性有关;且所述双频振荡器的工作频率fo1,fo2均为所述第一振荡器的工作频率f1和第二振荡器的工作频率f2的线性组合;
步骤3、将第一振荡器1的输出信号部分耦合并注入到第二振荡器2中,由注入锁定理论,第一振荡器1的m阶谐波对第二振荡器2的n阶谐波会产生频率牵引,从而使第二振荡器2的工作频率随第一振荡器1的变化而变化,即体现第一振荡器1的频率变化特性;
步骤4、将第二振荡器2的输出信号部分耦合到锁相环中,利用锁相环产生的控制信号锁定第一振荡器1;
步骤5、将第一振荡器1锁定后的部分输出信号注入到第二振荡器2中,由于第一振荡器1已被锁定,故第二振荡器2也会被锁定;
步骤6、经锁定后的第一振荡器1和第二振荡器2,在非线性作用下产生混频,进而可得所需的双频信号fo1、fo2;
步骤7、通过谐波调控原理控制谐波功率的大小,在所需谐波频率fo1、fo2处获得所需的功率输出;
经过上述七个步骤,所述方法完成单频锁相环实现双频振荡器的锁定。
本发明的有益效果是:
(1)本发明所述单频锁相环实现双频振荡器的设计方法,采用两个单频振荡器即可获得任意双频高质量信号,设计简单,灵活性高,适用于现代微波通信***的本振设计。
(2)本发明所述单频锁相环实现双频振荡器的设计方法中,单频振荡器的工作频率选取具有灵活性。
(3)本发明所述单频锁相环实现双频振荡器的设计方法中,用单频锁相环结合注入锁定理论实现多频锁定,降低了模块复杂度、简化了***结构,方法简单,同时易于控制调节。
附图说明
图1本发明所述单频锁相环实现双频振荡器的原理拓扑图。
图2本发明所述单频锁相环实现双频振荡器的实施例原理拓扑图
具体实施方式
实施例
本实施例提供的基于本发明所述设计方法而得的双频振荡器的原理拓扑如图2所示,两个单频振荡器的自由振荡频率分别为f1≈2.4GHz与f2≈1.8GHz,振荡器1的信号部分注入到振荡器2中,根据注入锁定理论,振荡器1的三次谐波波对振荡器2的四次谐波产生频率牵引,使振荡器2的工作频率随振荡器1的工作频率变化,进一步将振荡器2的部分信号耦合到锁相环中,由于振荡器2在频率牵引作用下能反映振荡器1的工作状态,因此振荡器2耦合到锁相环的信号能够产生相应的控制信号,经环路滤波后输入到振荡器1中将其振荡频率锁定在2.4GHz处。此时振荡器1的振荡频率为f1-locked=2.4GHz。根据注入锁定理论,振荡器1的输出信号部分注入到振荡器2中,在有源器件的非线性作用下,振荡器1的三次谐波波将会对振荡器2的四次谐波产生频率牵引并最终将振荡器2的四次谐波频率锁定在振荡器1的三次谐波频率处,即4f2-locked=7.2GHz,相应地,振荡器2被锁定,即有f2-locked=1.8GHz。在振荡器的非线性作用下,所述双频振荡器的混频信号中包含有频率为f1-locked以及f1-locked+2f2-locked的频谱分量,通过谐波调控原理控制其功率大小,在所需谐波频率f1-locked、f1-locked+2f2-locked处获得适当的功率输出,从而得到稳定的双频信号fo1=f1-locked=2.4GHz、fo2=f1-locked+2f2-locked=6GHz。
需要说明的是,本实施例中所输出双频信号为fo1=2.4GHz、fo2=6GHz,该实施例同样可实现mf1-locked±nf2-locked的频率输出,即经过有源器件非线性混频后的任意谐波分量。同时,在能满足所需谐波输出的前提下,单频振荡器的自由振荡频率只要满足mf1≈nf2也能实现所需双频信号。单频振荡器的振荡频率选择具有灵活性,同样双频输出信号也具有灵活性。
Claims (2)
1.一种双频振荡器的设计方法,具体包括以下步骤:
步骤1、确定所需双频信号的工作频率fo1,fo2;
步骤2、确定第一振荡器(1)和第二振荡器(2)的工作频率f1与f2,使其满足mf1≈nf2,其中m,n为谐波阶数;且所述双频振荡器的工作频率fo1,fo2均为所述第一振荡器的工作频率f1和第二振荡器的工作频率f2的线性组合;
步骤3、将第一振荡器(1)的输出信号部分耦合并注入到第二振荡器(2)中,由注入锁定理论,第一振荡器(1)的m阶谐波对第二振荡器(2)的n阶谐波会产生频率牵引;
步骤4、将第二振荡器(2)的输出信号部分耦合到锁相环中,利用锁相环产生的控制信号锁定第一振荡器(1);
步骤5、将第一振荡器(1)锁定后的部分输出信号注入到第二振荡器(2)中,实现第二振荡器(2)的锁定;
步骤6、经锁定后的第一振荡器(1)和第二振荡器(2),在非线性作用下产生的混频信号中即包含所需的双频信号fo1、fo2;
步骤7、通过谐波调控原理控制谐波功率的大小,在所需谐波频率fo1、fo2处获得所需的功率输出。
2.根据权利要求1所述的双频振荡器的设计方法,还包括以下步骤:所述锁相环与第一振荡器(1)之间通过一个环路滤波器连接。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610380557.1A CN106059576B (zh) | 2016-06-01 | 2016-06-01 | 一种双频振荡器的设计方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610380557.1A CN106059576B (zh) | 2016-06-01 | 2016-06-01 | 一种双频振荡器的设计方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN106059576A CN106059576A (zh) | 2016-10-26 |
CN106059576B true CN106059576B (zh) | 2018-10-16 |
Family
ID=57172470
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201610380557.1A Expired - Fee Related CN106059576B (zh) | 2016-06-01 | 2016-06-01 | 一种双频振荡器的设计方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN106059576B (zh) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110149115A (zh) * | 2019-03-28 | 2019-08-20 | 西南电子技术研究所(中国电子科技集团公司第十研究所) | 减小综合化射频***双路锁相环频率牵引的方法 |
CN110784178B (zh) * | 2019-10-28 | 2021-05-11 | 东南大学 | 宽带注入锁定倍频器 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4588929A (en) * | 1983-05-25 | 1986-05-13 | Rca Corporation | Power supply and deflection circuit providing multiple scan rates |
US6380812B1 (en) * | 1999-09-08 | 2002-04-30 | Texas Instruments Incorporated | Dual-oscillator trim method |
CN1985437A (zh) * | 2004-07-13 | 2007-06-20 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 包括双频振荡器和合成器的调制器 |
-
2016
- 2016-06-01 CN CN201610380557.1A patent/CN106059576B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4588929A (en) * | 1983-05-25 | 1986-05-13 | Rca Corporation | Power supply and deflection circuit providing multiple scan rates |
US6380812B1 (en) * | 1999-09-08 | 2002-04-30 | Texas Instruments Incorporated | Dual-oscillator trim method |
CN1985437A (zh) * | 2004-07-13 | 2007-06-20 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 包括双频振荡器和合成器的调制器 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Injection Locking in Concurrent;Ankush Goel 等;《IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES》;20080831;第56卷(第8期);第116-119页 * |
一种用于DC-DC转换器的双频振荡电路的设计;耿永涛 等;《四川省电了学会半导体与集成技术专委会2006年度学术年会论文》;20061231;第1834-1845页 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN106059576A (zh) | 2016-10-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI528725B (zh) | 寬頻頻率合成器及其頻率合成方法 | |
CA2608203C (en) | Tunable oscillator having series and parallel tuned resonant circuits | |
Deng et al. | A 5-GHz CMOS frequency synthesizer with an injection-locked frequency divider and differential switched capacitors | |
CN103607201B (zh) | 一种宽锁定范围的注入锁定分频器 | |
CN103762979B (zh) | 一种应用于lte信道模拟器的宽带频率源 | |
Yi et al. | A low phase noise 24/77 GHz dual-band sub-sampling PLL for automotive radar applications in 65 nm CMOS technology | |
CN106059576B (zh) | 一种双频振荡器的设计方法 | |
CN108933597A (zh) | 一种宽带低相噪细步进频率合成器及频率合成方法 | |
CN205320060U (zh) | 一种宽带高速跳频频率合成器 | |
CN106209089A (zh) | 一种单环路分频式宽带锁相频率合成器 | |
Chang et al. | Dual-resonance LC-tank frequency divider implemented with switched varactor bias | |
CN109525259A (zh) | 一种调频发射装置 | |
JPH10145262A (ja) | デュアルバンドvco | |
JP3762645B2 (ja) | 注入同期発振器、発振器、およびそれらを用いた高周波通信装置 | |
Wang et al. | A K-band fractional-N frequency synthesizer with a low phase noise LC VCO in 90nm CMOS | |
Wan et al. | A divide-by-three ILFD with second harmonic enhancement | |
CN208046572U (zh) | 一种同时输出多个频率点的多次谐波振荡器 | |
CN111769830A (zh) | 宽带本振电路及本振信号产生方法 | |
Chen et al. | A 2-V 2.3/4.6-GHz dual-band frequency synthesizer in 0.35-/spl mu/m digital CMOS process | |
CN103618546A (zh) | 一种超宽倍频程压控振荡的实现方法 | |
CN115694482B (zh) | 一种谐波注入锁定振荡数控捷变频频率源电路 | |
yeop Lee et al. | High-frequency half-integral subharmonic locked ring-VCO-based scalable PLL in 90 nm CMOS | |
Naik et al. | Wideband local oscillator design for wideband transceivers | |
CN209184589U (zh) | 一种成本低廉的无线数话传输***发射装置 | |
Rohde et al. | Reconfigurable concurrent oscillators for multi-band multi-mode wireless communication systems |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20181016 Termination date: 20210601 |
|
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |