CN114157292A - 一种超低相位噪声频率合成器 - Google Patents
一种超低相位噪声频率合成器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114157292A CN114157292A CN202111451767.2A CN202111451767A CN114157292A CN 114157292 A CN114157292 A CN 114157292A CN 202111451767 A CN202111451767 A CN 202111451767A CN 114157292 A CN114157292 A CN 114157292A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- phase
- signals
- crystal oscillator
- phase noise
- locked loop
- 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.)
- Pending
Links
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 43
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 6
- 102100022151 Ragulator complex protein LAMTOR1 Human genes 0.000 claims abstract description 5
- 238000005457 optimization Methods 0.000 claims abstract description 4
- 101100455646 Homo sapiens LAMTOR1 gene Proteins 0.000 claims abstract 4
- 238000000034 method Methods 0.000 claims 2
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 claims 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 11
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 8
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 8
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 101000619497 Homo sapiens Ragulator complex protein LAMTOR1 Proteins 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
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
- H03L7/085—Details of the phase-locked loop concerning mainly the frequency- or phase-detection arrangement including the filtering or amplification of its output signal
-
- 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
- H03L7/085—Details of the phase-locked loop concerning mainly the frequency- or phase-detection arrangement including the filtering or amplification of its output signal
- H03L7/093—Details of the phase-locked loop concerning mainly the frequency- or phase-detection arrangement including the filtering or amplification of its output signal using special filtering or amplification characteristics in the loop
-
- 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
-
- 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
- H03L7/16—Indirect frequency synthesis, i.e. generating a desired one of a number of predetermined frequencies using a frequency- or phase-locked loop
- H03L7/18—Indirect frequency synthesis, i.e. generating a desired one of a number of predetermined frequencies using a frequency- or phase-locked loop using a frequency divider or counter in the loop
Landscapes
- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
Abstract
本发明公开了一种超低相位噪声频率合成器,其加入了超窄带晶振锁相环,使两路信号相位噪声非相关,叠加后实现相位噪声优化,主要由10MHz恒温晶振,功分器,10MHz‑100MHz超窄带晶振锁相环、5.8GHz低相位噪声取样锁相介质振荡器(PDRO)、电调移相器、电调衰减器、放大器和合路器组成。两路信号经过合路器后输出最终信号。本发明的方案利用非相关相噪叠加原理,使两路信号相位噪声非相关,并利用DRO的低相位噪声进行合路输出,能够有效改善相位噪声,电路结构简单,易于实现。
Description
技术领域
本发明涉及频率合成技术领域,具体涉及一种超低相位噪声频率合成器。
背景技术
随着无线电子类产品的快速发展,频谱资源愈发珍贵,电子产品不仅需要向高频段拓展,而且还要求更高精度的频率信号。频率综合器作为电子***的频率源,几乎出现在所有电子产品中,例如测试测量仪器、射频收发机、无线局域网(Wireless Local AreaNetwork, WLAN)与第五代移动通信技术(5th-Generation, 5G)等新兴通信***、雷达、医疗设备等,频率综合器的性能优劣直接影响电子设备的性能指标。
频率源作为当代所有电子***的基本信号来源,一直被誉为现代电子***的“心脏”。电子***的性能指标某种程度上由频率源的性能指标决定。相位噪声对接收机的信噪比和选择性有着较大的影响,同时高相位噪声的本振也会增加接收机、发射机中其他器件的设计难度。
随着技术不断提高,对电路***要求必须低相位噪声,在现代技术中,相位噪声已成为限制电路***的主要因素。低相噪对提高电路***性能起到重要作用。
目前主要有三种频率合成技术,分别为直接频率合成、直接数字频率合成以及锁相环技术。直接频率合成虽然相位噪声较低,但是实现难度较大,成本高;直接数字合成相位噪声特性较好,但会有杂散问题;基于锁相环技术的频率合成技术虽然方案较为简单,成本较低,但是其相位噪声特性较差。
发明内容
本发明利用多路非相关信号组合的相位噪声呈线性叠加的原理,通过窄带晶振锁相环先获得两路非相关信号,并将这些信号进行有效的合成,能获得较常规锁相环技术10log(N)的相位噪声提升,其中N为不相关的信号路数。
为了实现上述发明目的,本发明采用的技术方案如下:一种超低相位噪声频率合成器,包括恒温晶振,用于产生参考信号,参考信号通过功分器分别连接两路相同的链路。所述参考信号晶振连接晶振锁相环,为晶振锁相环提供参考信号,晶振锁相环将对10MHz参考信号进行锁相,输出频率100MHz信号。实现将两路信号相位噪声非相关,晶振锁相环输出端连接5.8GHzPDRO输入端,PDRO用于对100MHz信号进行锁相,输出5.8GHz信号,5.8GHzPDRO输出端接电调移相器,用于实现对输出信号初始相位的调整,电调移相器输出端连接电调衰减器,用于实现输出信号功率大小的调整,电调衰减器输出端接入一个放大器,用于实现补足输出信号的功率大小。两路信号经过合路器后输出最终信号。本发明的方案利用非相关相噪叠加原理,叠加后合路输出实现相位噪声优化。
进一步地,所述低相位噪声基准源为恒温晶体振荡器,且其频率等于10MHz。所述晶振锁相环为超窄带晶振锁相环,单路中用于将10MHz参考信号锁相为100MHz信号,并且使两路信号相位噪声非相关。
进一步地,所述5.8GHzPDRO为定制低相位噪声取样锁相介质振荡器。
进一步地,所述的所有供电芯片均为低压差线性稳压器,以降低电源对链路相位噪声的影响。
本发明的低相位噪声合成器采用了非相关相位噪声叠加原理,硬件上使用了超窄带晶振锁相环,采用了窄带锁相技术来实现多路的非相关频率信号。相较于现有技术的20*log(N)的倍数恶化,利用非相关相噪叠加原理的输出信号相噪的恶化是按照10*log(N)的倍数恶化的,也就是使用了非相关相位噪声叠加原理后相位噪声可以获得10*log(N)的相噪改善。
附图说明
图1为本发明的超低相位噪声频率合成器结构框图。
图2为本发明的频率合成器的主要组成部分晶振锁相环的原理框图。
图3为本发明的频率合成器晶振锁相环的RC环路滤波器电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述:
本发明所使用的取样锁相频率源(PDRO)则是用晶振参考信号产生一同频率的尖脉冲信号,与输入信号进行比较并输出误差信号。当振荡器输出频率与参考信号的N次谐波频率相同时,经环路滤波器滤波后的误差信号为一稳定的直流电压,此时振荡器频率被稳定在5.8GHz。该方案具有功耗低、体积小和相位噪声特性优的特点。
结合图1~图3,一种超低相位噪声频率合成器,利用非相关相噪叠加原理,叠加后实现相位噪声优化,包括依次连接的一个功分器、一个合路器,以及两路并联在功分器和合路器之间的晶振锁相环链路。
通过恒温晶振产生参考信号,参考信号通过功分器分别连接到两路相同的晶振锁相环链路;所述晶振锁相环链路包括依次设置的晶振锁相环、5.8GHzPDRO、电调移相器、电调衰减器和放大器。
所述参考信号分别进入晶振锁相环链路的输入端,为晶振锁相环提供参考信号,晶振锁相环将10MHz信号转换为100MHz信号,实现将两路信号相位噪声非相关,晶振锁相环输出端连接5.8GHzPDRO输入端,5.8GHz PDRO用于对100MHz信号进行锁相,输出5.8GHz信号,5.8GHzPDRO输出端接电调移相器,由于硬件的不一致性,两路信号的初始相位相差较大,运用电路中的移相器,将两路信号相位调整一致,电调移相器输出端连接电调衰减器,用于实现输出信号功率大小的调整,电调衰减器输出端接入一个放大器,用于实现补足输出信号的功率大小;两路信号经过合路器后输出最终信号。
所述晶振锁相环为超窄带晶振锁相环,其环路滤波器设计为RC三阶无源滤波器,C1为220nF,R1为15Ω,C2为3.3uF,R2为30Ω,C3为100nF。
所述5.8GHzPDRO为输出5.8GHz信号的低相位噪声取样锁相介质振荡器。
本发明采用了多路非相关信号组合的相位噪声呈线性叠加的原理,主要是通过利用超窄带晶振锁相环获得两路非相关的信号,使其相位噪声非相关,晶振锁相环输出信号作为5.8GHz低相位噪声取样锁相介质振荡器的参考信号,PDRO输出5.8GHz信号后,通过合路器进行频率组合,因为此时两路信号已是非相关信号,理论上能获得较常规锁相环技术10*log(2)=3dB的相位噪声改善。
此外,随着路数的增加,相位噪声也会有10*log(N)的改善,N为非相关信号的路数,例如,当合路数为4或者8时,理论上相位噪声会有6dB和9dB的提升。
Claims (6)
1.一种超低相位噪声频率合成器,其特征在于:利用非相关相噪叠加原理,叠加后实现相位噪声优化,包括依次连接的一个功分器、一个合路器,以及两路并联在功分器和合路器之间的晶振锁相环链路;
通过恒温晶振产生参考信号,参考信号通过功分器分别连接到两路相同的晶振锁相环链路;所述晶振锁相环链路包括依次设置的晶振锁相环、5.8GHzPDRO、电调移相器、电调衰减器和放大器;
所述参考信号分别进入晶振锁相环链路的输入端,为晶振锁相环提供参考信号,晶振锁相环将10MHz信号转换为100MHz信号,实现将两路信号相位噪声非相关,晶振锁相环输出端连接5.8GHzPDRO输入端,5.8GHz PDRO用于对100MHz信号进行锁相,输出5.8GHz信号,5.8GHzPDRO输出端接电调移相器,由于硬件的不一致性,两路信号的初始相位相差较大,运用电路中的移相器,将两路信号相位调整一致,电调移相器输出端连接电调衰减器,用于实现输出信号功率大小的调整,电调衰减器输出端接入一个放大器,用于实现补足输出信号的功率大小;两路信号经过合路器后输出最终信号。
2.如权利要求1所述的超低相位噪声频率合成器,其特征在于:所述晶振锁相环为超窄带晶振锁相环。
3.如权利要求2所述的超低相位噪声频率合成器,其特征在于:所述窄带晶振锁相环的环路滤波器采用了超窄带RC三阶低通滤波器。
4.如权利要求1所述的超低相位噪声频率合成器,其特征在于:所述5.8GHzPDRO为低相位噪声取样锁相介质振荡器。
5.如权利要求1所述的超低相位噪声频率合成器,其特征在于:所述电调移相器使用带宽为5-18GHz,相移大于400°,采用单正电压控制,采用芯片HMC247。
6.如权利要求1所述的超低相位噪声频率合成器,其特征在于:所述电调衰减器带宽为DC-8GHz,超低相移以及32dB衰减范围,采用芯片HMC346AMS8GE,2-18GHz的平方律检波器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111451767.2A CN114157292A (zh) | 2021-11-30 | 2021-11-30 | 一种超低相位噪声频率合成器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111451767.2A CN114157292A (zh) | 2021-11-30 | 2021-11-30 | 一种超低相位噪声频率合成器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN114157292A true CN114157292A (zh) | 2022-03-08 |
Family
ID=80455202
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202111451767.2A Pending CN114157292A (zh) | 2021-11-30 | 2021-11-30 | 一种超低相位噪声频率合成器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN114157292A (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115065361A (zh) * | 2022-08-19 | 2022-09-16 | 深圳芯盛思技术有限公司 | 一种优化相位噪声的频率综合器架构 |
-
2021
- 2021-11-30 CN CN202111451767.2A patent/CN114157292A/zh active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115065361A (zh) * | 2022-08-19 | 2022-09-16 | 深圳芯盛思技术有限公司 | 一种优化相位噪声的频率综合器架构 |
CN115065361B (zh) * | 2022-08-19 | 2022-12-06 | 深圳芯盛思技术有限公司 | 一种优化相位噪声的频率综合器架构 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107483049B (zh) | 一种宽带捷变频频率源 | |
CN102684716A (zh) | 30~3000MHz超短波接收机 | |
CN111624587A (zh) | 一种毫米波射频综合前端 | |
CN103929173A (zh) | 分频器和无线通信设备 | |
CN111142078A (zh) | 一种雷达射频综合*** | |
CN116318122A (zh) | 一种超宽带小型化便携式信号源 | |
CN114157292A (zh) | 一种超低相位噪声频率合成器 | |
CN110289858B (zh) | 一种宽带细步进捷变频合*** | |
CN117459061B (zh) | 一种信号合成器 | |
CN105227183A (zh) | 一种低杂散的捷变频率源 | |
CN113794473B (zh) | 一种通用化的频率合成器及合成方法 | |
CN101459465A (zh) | 一种支持多频段工作方式的本振装置 | |
CN106656049B (zh) | 一种高性能频率合成器 | |
CN111049599B (zh) | 一种两点调制无线通信发射机的校准方法 | |
CN202565256U (zh) | 30~3000MHz超短波接收机 | |
CN116827340A (zh) | 一种频率综合器及其频率合成方法 | |
CN114553221A (zh) | 频率源及其产生方法 | |
CN101820283A (zh) | 数字加模拟构架的频率合成装置 | |
CN219980810U (zh) | 一种多路相参信号源电路 | |
KR101007211B1 (ko) | 항공전자용 광대역 고주파 주파수 합성기 | |
CN218829901U (zh) | 一种多通道频率可切换模数转换模块 | |
CN220586273U (zh) | 一种用于散射通信的捷变频组件*** | |
CN221408834U (zh) | 一种x波段超低相噪接收机 | |
CN220511098U (zh) | 一种4-8GHz跳频源组件 | |
CN213906656U (zh) | 一种低相噪频率综合器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |