CN113315513A - 一种超宽带频率合成电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超宽带频率合成电路，包含鉴相器、环路滤波器、振荡器、可编程分频器四部分功能电路，其中，所述鉴相器的输出端依次与环路滤波器、振荡器连接，所述振荡器的输出端连接至可编程分屏器的输入端，所述可编程分频器的输出端为差分输出，所述可编程分频器的差分输出分为两路信号，其中一路信号直接对外输出，另一信号反馈回鉴相器射频输入端，构成闭合回路。本发明提供的一种超宽带频率合成电路，其具有超宽的输出频率范围、高频谱纯度、输出功率平坦度较好、极简的电路结构、利于低成本及小型化等特点。
Description
技术领域
本发明属于频率合成技术领域，特别涉及一种超宽带频率合成电路。
背景技术
频率合成器用于合成各种类型信号，在电子***中发挥重要作用，而电子 战***中更需要超宽带的频率合成器。
现有的超宽带的频率合成器一般采用图1方案实现。该方案中包含鉴相器 (PD)，环路滤波器(LPF)，振荡器(VCO)，分路器，放大器，分频器以及输 出端的扩频电路，共7部分电路组成。振荡器的输出信号经过分路器，一路输 出，一路反馈至放大器放大，放大后的信号进行预分频，然后将分频信号反馈 至鉴相器的射频输入端，鉴相器将输入的参考信号和分频信号进行鉴相输出误 差电压，该电压经过环路滤波器后，控制振荡器的输出频率，使其按照要求输 出相应的频率。反馈支路上的放大器起到功率补偿和隔离分频杂散的作用。
面向电子***综合一体化的发展趋势，相同重量的设备要融合更多的功能， 适应更多的应用场景，要求频率合成器具有超更宽频率范围，更小的体积重量， 亟需一种超宽带、利于小型化的频率合成电路。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术中的不足，提供一种具有超宽的输出频 率范围、高频谱纯度、输出功率平坦度较好以及极简的电路结构的超宽带频率 合成电路。
本发明目的通过下述技术方案来实现：
一种超宽带频率合成电路，包括鉴相器、环路滤波器、振荡器和可编程分 频器，所述鉴相器的输出端依次与环路滤波器、振荡器连接，所述振荡器的输 出端连接至可编程分频器的输入端，所述可编程分频器的输出端为差分输出， 所述可编程分频器的差分输出分为两路信号，其中一路信号直接对外输出，另 一信号反馈回鉴相器射频输入端，构成闭合回路；所述超宽带频率合成电路在 环路锁定时，输出频率与各可配置参数满足以下要求：
FOUT＝FVCO/D
FOUT＝FCOMP×N；
其中，FOUT为输出频率合成信号频率，FVCO为振荡器输出信号频率，FCOMP为 鉴相频率，D为可编程分频器分频比，N为鉴相器内部分频比。
作为选择，振荡器优选使用跨倍频程的振荡器，例如输出频率覆盖4～8GHz 或10～20GHz的振荡器。
作为选择，可编程分频器优选具备1/2/4/8分频功能的可编程分频器，其 工作频段覆盖振荡器的输出频段。
作为选择，鉴相器优选射频输入频段可以覆盖振荡器输出频段的器件，以 发挥振荡器宽带性能。
前述本发明主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案， 均为本发明可采用并要求保护的方案；且本发明，(各非冲突选择)选择之间 以及和其他选择之间也可以自由组合。本领域技术人员在了解本发明方案后根 据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本发明所要保护的技术方案， 在此不做穷举。
本发明的有益效果：
1、可具有超宽的输出频率范围。例如采用输出频段覆盖10～20GHz的振荡 器及具备1/2/4/8分频功能的可配置分频器时，可实现1.25GHz(10GHz/8)至 20GHz(20GHz/1)的超宽带输出。
2、高频谱纯度。采用分频器的差分输出端的两个端口分别进行信号输出及 反馈，使反馈信号频率与输出信号相等，不存在分频杂散。根治了传统频率合 成电路中使用放大器进行分频杂散隔离但效果有限的问题。
3、输出功率平坦度较好。充分利用分频器输出功率平坦度较好的特点，改 善了宽带振荡器输出信号的功率平坦度。
4、极简的电路结构、利于低成本及小型化。将传统宽带频率合成电路的7 个电路功能部分简化至4个，大幅降低了电路复杂度。电路器件大幅减少为低 成本和小型化创造了有利条件。
附图说明
图1是现有宽带频率合成器结构示意图。
图2是本发明实施例1的结构示意图。
具体实施方式
下列非限制性实施例用于说明本发明。
实施例1：
参考图2所示，本实施例提供一种超宽带频率合成电路，包含鉴相器、环 路滤波器、振荡器、可编程分频器四部分功能电路。
其中，鉴相器的输出端依次与环路滤波器、振荡器连接，振荡器的输出信 号连接至可编程分屏器的输入端，可编程分频器的输出端为差分输出，可编程 分频器的差分输出分为两路信号，其中一路信号直接对外输出，另一信号反馈 回鉴相器射频输入端，构成闭合回路。
当频率合成电路环路锁定时，电路的输出频率与各可配置参数满足公式1 和公式2所形成的约束。
FOUT＝FVCO/D； (公式1)
FOUT＝FCOMP×N； (公式2)
其中，FOUT为输出频率合成信号频率，FVCO为振荡器输出信号频率，FCOMP为鉴相频率，D为可编程分频器分频比，N为鉴相器内部分频比(可以是整数 或小数)。
优选地，在本实施例中，振荡器优选使用跨倍频程的振荡器，例如输出覆 盖4～8GHz或10～20GHz的振荡器。
优选地，在本实施例中，可编程分频器优选具备1/2/4/8分频功能的可编 程分频器，其工作频段覆盖振荡器的输出频段。通过采用输出频段覆盖 10～20GHz的振荡器及具备1/2/4/8分频功能的可配置分频器时，可实现 1.25GHz(10GHz/8)至20GHz(20GHz/1)的超宽带输出。
优选地，在本实施例中，鉴相器优选射频输入频段可以覆盖振荡器输出频 段的器件，以发挥振荡器宽带性能。
本实施例提供的一种超宽带频率合成电路，其工作流程如下：
1、按图2电路结构搭建频率合成电路。
2、进行合理的低通滤波器设计，以保证合成电路在全频段可锁定。
3、供给参考信号作为频率基准。
4、配置可编程分频器分频比“D”。
5、配置鉴相器分频比N。
6、频率合成电路环路锁定后实现满足公式1及公式2约束的频率为“FOUT” 的频率合成信号输出。
基于本实施例所描述的一种超宽带频率合成电路开展频设计，采用国产的 覆盖20GHz的鉴相器芯片，10～20Ghz的宽带振荡器、以及1/2/4/8可编程分频 器，实现了超小型的1.25～20GHz超宽带频率合成电路。
通过上述实例验证，表明本实施例提供的一种超宽带频率合成电路是可实 现的。
前述本发明基本例及其各进一步选择例可以自由组合以形成多个实施例， 均为本发明可采用并要求保护的实施例。本发明方案中，各选择例，与其他任 何基本例和选择例都可以进行任意组合。比如，如图……还可视为基本例和选 择例……的组合，图……也还可视为基本例和选择例……的组合，等等，在此 不做穷举，本领域技术人员可知有众多组合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发 明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明 的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种超宽带频率合成电路，包括鉴相器、环路滤波器和振荡器，所述鉴相器的输出端依次与环路滤波器、振荡器连接，其特征在于：还包括可编程分频器，所述振荡器的输出端连接至可编程分频器的输入端，所述可编程分频器的输出端为差分输出，所述可编程分频器的差分输出分为两路信号，其中一路信号直接对外输出，另一路信号反馈回鉴相器射频输入端，构成闭合回路；所述超宽带频率合成电路在环路锁定时，电路输出频率与各可配置参数满足以下要求：
FOUT＝FVCO/D
FOUT＝FCOMP×N；
其中，FOUT为输出频率合成信号频率，FVCO为振荡器输出信号频率，FCOMP为鉴相频率，D为可编程分频器分频比，N为鉴相器内部分频比。
2.如权利要求1所述的一种超宽带频率合成电路，其特征在于：所述振荡器选用跨倍频程的振荡器，其输出频率覆盖4～8GHz或10～20GHz。
3.如权利要求1所述的一种超宽带频率合成电路，其特征在于：所述可编程分频器选用具备1/2/4/8分频功能的可编程分频器，其工作频段覆盖振荡器的输出频段。
4.如权利要求1所述的一种超宽带频率合成电路，其特征在于：所述鉴相器的射频输入段覆盖振荡器的输出频段。
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