CN107196653B - 一种宽带低相噪频率合成装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种宽带低相噪频率合成装置，具体涉及频率合成技术领域。该宽带低相噪频率合成装置，包括相互连接的参考电路、宽带信号产生电路、混频电路、点频信号发生电路和小数分频电路，利用第一压控振荡器和第二压控振荡器组合实现6～12GHz的宽频率覆盖，采用点频信号发生电路产生的2.5GHz、5GHz、10GHz的低相噪点频信号与6～12GHz的宽带高频信号进行混频，实现宽带高频信号频率向下搬移到0.2～3GHz，降低因为倍频效应带来的相噪恶化，实现输出信号的低相噪，使用小数分频技术实现频率合成装置输出频率的高频率分辨率。

Description

一种宽带低相噪频率合成装置
技术领域
本发明涉及频率合成技术领域，具体涉及一种宽带低相噪频率合成装置。
背景技术
随着电子信息技术的飞速发展，一方面既要产生各种高质量的复杂信号，另一方面又要对复杂信号进行精确测量。无论是信号的发生还是对信号进行分析，都离不开电子设备的核心部件——频率合成装置。高性能频率合成器是现代电子***设备的重要部分，广泛应用于现代移动通信、相控阵雷达和高端电子测量仪器等设备中，它对电子***的设备性能起着决定性的作用。
发明内容
本发明的目的是通过点频信号发生电路产生的低相噪点频信号与宽带高频信号进行混频，实现宽带高频信号频率向下搬移到0.2～3GHz，降低因为倍频效应带来的相噪恶化的一种宽带低相噪频率合成装置。
本发明具体采用如下技术方案：
一种宽带低相噪频率合成装置，包括相互连接的参考电路、宽带信号产生电路、混频电路、点频信号发生电路和小数分频电路；
所述宽带信号产生电路包括相并联的第一压控振荡器和第二压控振荡器，第一压控振荡器和第二压控振荡器的一端串联有鉴相器、环路滤波器和第一二选一开关，另一端串联有第二二选一开关和定向耦合器；
所述小数分频电路包括相串联的小数分频器和第一二分频器，小数分频器与鉴相器相连；
所述混频电路包括依次连接的第三二选一开关、第一混频器、第四二选一开关和第二混频器，定向耦合器与第二混频器相连，混频电路与小数分频电路之间通过低通滤波器相连；
所述点频信号发生电路包括锁相环电路，锁相环电路上连有功分器，功分器上连有相并联的第一支路和第二支路，第一支路包括相串联的第一带通滤波器和第二二分频器，第二支路包括相串联的第五二选一开关、第二带通滤波器、二倍频器和第六二选一开关，第一支路的输出端与第一混频器相连，第二支路的输出端与第二混频器相连。
优选地，所述参考电路的信号频率为100MHz。
优选地，所述锁相环电路输出的信号为5GHz点频信号，第二二分频器输出信号的频率为2.5GHz，第一带通滤波器的中心频率为2.5GHz。
优选地，所述二倍频器输出信号的频率为10GHz，第二带通滤波器的中心频率为10GHz。
优选地，所述第一压控振荡器的输出频率范围为6～9GHz，第二压控振荡器的输出频率范围为9～12GHz。
优选地，所述定向耦合器的频率范围为6～12GHz。
优选地，所述第二混频器与定向耦合器相连的一端输入频率范围为6～12GHz，与点频信号发生电路相连的一端输入频率为5GHz或10GHz，与第四二选一开关相连的一端输出频率范围为0.2～5.2GHz。
优选地，所述第一混频器与第四二选一开关相连的一端输入频率范围为4.8～5.2GHz，与点频信号发生电路相连的一端输入频率为2.5GHz，与第三二选一开关相连的一端输出频率范围为2.3～2.7GHz。
优选地，所述第一二分频器输入频率范围为0.2～3GHz，输出频率范围为0.1～1.5GHz。
优选地，所述小数分频器输入频率范围为0.1～1.5GHz，输出频率范围为0.1GHz。
本发明具有如下有益效果：本发明利用第一压控振荡器和第二压控振荡器组合实现6～12GHz的宽频率覆盖；采用点频信号发生电路产生的2.5GHz、5GHz、10GHz的低相噪点频信号与6～12GHz的宽带高频信号进行混频，实现宽带高频信号频率向下搬移到0.2～3GHz，降低因为倍频效应带来的相噪恶化，实现输出信号的低相噪；使用小数分频技术实现频率合成装置输出频率的高频率分辨率；满足现代电子***设备对频率合成装置的指标要求。
附图说明
图1为宽带低相噪频率合成装置的原理框图；
图2为5GHz锁相环(PLL)原理框图；
图3为宽带低相噪频率合成装置的偏离载波10KHz时，相位噪声测量结果示意图。
其中，1为参考电路，2为鉴相器，3为环路滤波器，4为第一二选一开关，5为第一压控振荡器，6为第二压控振荡器，7为第二二选一开关，8为定向耦合器，9为小数分频器，10为第一二分频器，11为低通滤波器，12为第三二选一开关，13为第一混频器，14为第四二选一开关，15为第二混频器，16为第一带通滤波器，17为第五二选一开关，18为第二带通滤波器，19为第二二分频器，20为二倍频器，21为第六二选一开关，22为功分器，23为锁相环电路。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步说明：
如图1-3所示，一种宽带低相噪频率合成装置，包括相互连接的参考电路1、宽带信号产生电路、混频电路、点频信号发生电路和小数分频电路；
参考电路的信号频率为100MHz，为频率合成装置提供100MHz的参考频率。
宽带信号产生电路利用第一压控振荡器和第二压控振荡器的组合实现6～12GHz的频率覆盖，包括相并联的第一压控振荡器5和第二压控振荡器6，第一压控振荡器5和第二压控振荡器6的一端串联有鉴相器2、环路滤波器3和第一二选一开关5，另一端串联有第二二选一开关7和定向耦合器8。
小数分频电路利用Σ-△小数分频技术实现频率合成装置输出频率的高频率分辨率和低相位噪声，包括相串联的小数分频器9和第一二分频器10，小数分频器9与鉴相器2相连。
混频电路利用2.5GHz、5GHz、10GHz的点频信号与6～12GHz的宽带高频信号进行混频，实现频率向下搬移到0.2～3GHz，降低因为倍频效应带来的相噪恶化，包括依次连接的第三二选一开关12、第一混频器13、第四二选一开关14和第二混频器15，定向耦合器8与第二混频器15相连，混频电路与小数分频电路之间通过低通滤波器11相连。
点频信号发生电路为混频电路提供2.5GHz、5GHz、10GHz的低相噪混频频率，包括锁相环电路23，锁相环电路23上连有功分器22，功分器22上连有相并联的第一支路和第二支路，第一支路包括相串联的第一带通滤波器16和第二二分频器19，第二支路包括相串联的第五二选一开关17、第二带通滤波器18、二倍频器20和第六二选一开关21，第一支路的输出端与第一混频器13相连，第二支路的输出端与第二混频器15相连。
锁相环电路23输出的信号为5GHz点频信号，第二二分频器19输出信号的频率为2.5GHz，第一带通滤波器16的中心频率为2.5GHz。
二倍频器20输出信号的频率为10GHz，第二带通滤波器18的中心频率为10GHz。
第一压控振荡器5的输出频率范围为6～9GHz，第二压控振荡器6的输出频率范围为9～12GHz。
定向耦合器8的频率范围为6～12GHz。
第二混频器15与定向耦合器8相连的一端输入频率范围为6～12GHz，与点频信号发生电路相连的一端输入频率为5GHz或10GHz，与第四二选一开关14相连的一端输出频率范围为0.2～5.2GHz。
第一混频器13与第四二选一开关14相连的一端输入频率范围为4.8～5.2GHz，与点频信号发生电路相连的一端输入频率为2.5GHz，与第三二选一开关12相连的一端输出频率范围为2.3～2.7GHz。
第一二分频器10输入频率范围为0.2～3GHz，输出频率范围为0.1～1.5GHz。
小数分频器9输入频率范围为0.1～1.5GHz，输出频率范围为0.1GHz。
该宽带低相噪频率合成装置的工作原理为：利用第一压控振荡器5和第二压控振荡器6实现6～12GHz的宽频率覆盖。通过第一二选一开关4和第二二选一开关7选择切换。利用定向耦合器8耦合输出到混频器第二混频器的一个输入端。
当耦合输出的频率范围是6～8GHz或9.8～10.2GHz时，点频信号发生电路的锁相环电路23(PLL)产生的5GHz信号经过功分器22、第六二选一开关21和第五二选一开关17进入到第二混频器15的另一个输入端，混频输出1～3GHz或4.8～5.2GHz的频率。
当耦合输出的频率范围是8～9.8GHz或10.2～12GHz时，点频信号发生电路的锁相环电路23(PLL)产生的5GHz信号经过功分器22、第六二选一开关21、二倍频器20、第二带通滤波器18和第五二选一开关17进入到第二混频器15的另一个输入端，混频输出0.2～2GHz的频率。
当第二混频器15混频输出0.2～2GHz或1～3GHz频率时，通过第四二选一开关14和第三二选一开关12选择切换，经过低通滤波器11进入第二二分频器10的输入端。
当第二混频器15混频输出4.8～5.2GHz频率时，通过第四二选一开关14进入到第一混频器13的一个输入端，点频信号发生电路的锁相环电路23(PLL)产生的5GHz信号经过功分器22、第二二分频器19、第一带通滤波器16进入到第一混频器13的另一个输入端，混频输出2.3～2.7GHz的频率经过第三二选一开关12、低通滤波器11进入第一二分频器10的输入端。
第一二分频器10输出的频率进入到小数分频器9的输入端，经过小数分频后得到0.1GHz频率进入到鉴相器2与参考频率进行鉴相，通过环路滤波器3滤波后利用第一二选一开关4驱动第一压控振荡器5或第二压控振荡器6产生6～12GHz的宽带频率。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种宽带低相噪频率合成装置，其特征在于，包括相互连接的参考电路、宽带信号产生电路、混频电路、点频信号发生电路和小数分频电路；
所述宽带信号产生电路包括相并联的第一压控振荡器和第二压控振荡器，第一压控振荡器和第二压控振荡器的一端依次串联有鉴相器、环路滤波器和第一二选一开关，另一端依次串联有第二二选一开关和定向耦合器；
所述小数分频电路包括相串联的小数分频器和第一二分频器，小数分频器与鉴相器相连；
所述混频电路包括依次连接的第三二选一开关、第一混频器、第四二选一开关和第二混频器，定向耦合器与第二混频器相连，混频电路与小数分频电路之间通过低通滤波器相连；
所述点频信号发生电路包括锁相环电路，锁相环电路连有功分器，功分器连有连接相并联的第一支路和第二支路，第一支路包括相串联的第一带通滤波器和第二二分频器，第二支路包括相串联的第五二选一开关、第二带通滤波器、二倍频器和第六二选一开关，第一支路的输出端与第一混频器相连，第二支路的输出端与第二混频器相连；
所述第一混频器与第四二选一开关相连的一端输入频率范围为4.8～5.2GHz，与点频信号发生电路相连的一端输入频率为2.5GHz，与第三二选一开关相连的一端输出频率范围为2.3～2.7GHz；
所述第一二分频器输入频率范围为0.2～3GHz，输出频率范围为0.1～1.5GHz；
所述小数分频器输入频率范围为0.1～1.5GHz，输出频率范围为0.1GHz。
2.如权利要求1所述的一种宽带低相噪频率合成装置，其特征在于，所述参考电路的信号频率为100MHz。
3.如权利要求1所述的一种宽带低相噪频率合成装置，其特征在于，所述锁相环电路输出的信号为5GHz点频信号，第二二分频器输出信号的频率为2.5GHz，第一带通滤波器的中心频率为2.5GHz。
4.如权利要求1所述的一种宽带低相噪频率合成装置，其特征在于，所述二倍频器输出信号的频率为10GHz，第二带通滤波器的中心频率为10GHz。
5.如权利要求1所述的一种宽带低相噪频率合成装置，其特征在于，所述第一压控振荡器的输出频率范围为6～9GHz，第二压控振荡器的输出频率范围为9～12GHz。
6.如权利要求1所述的一种宽带低相噪频率合成装置，其特征在于，所述定向耦合器的频率范围为6～12GHz。
7.如权利要求1所述的一种宽带低相噪频率合成装置，其特征在于，所述第二混频器与定向耦合器相连的一端输入频率范围为6～12GHz，与点频信号发生电路相连的一端输入频率为5GHz或10GHz，与第四二选一开关相连的一端输出频率范围为0.2～5.2GHz。
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