CN202949409U - 基于双vco的超宽带频率合成器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于频率合成电路设计技术领域,具体涉及一种基于双VCO的超宽带频率合成器。本实用新型包括参考时钟电路、鉴相器、滤波器、开关、VCO和分频器;参考时钟电路输出参考信号进入鉴相器给锁相环提供参考,该信号和VCO分频后的反馈信号进入鉴相器鉴相;鉴相器输出的误差信号经过滤波器1滤波后进入开关1,根据开关1/开关2的控制情况选择VCO通路:若开关选择VCO1通路。本实用新型解决了现有技术无法有效实现宽扫频、高相位噪声信号源的频率合成的技术问题。本实用新型相对于现有技术,兼顾了硬件成本小、没有由于倍频器的引入导致对信号相位噪声、杂散和频率分辨率等指标的恶化,有效实现了宽扫频、高相位噪声的信号源的频率合成。
Description
技术领域
本实用新型属于频率合成电路设计技术领域,具体涉及一种基于双VCO的超宽带频率合成器。
背景技术
在电子测试技术领域,对扫频信号源或扫频本振信号的质量要求非常高,一般都具有扫宽宽,相位噪声和杂散指标高的特点,因此如何给***或整机提供高指标的信号源或本振成为一个关键问题。
图1为传统的锁相频率合成电路,参考时钟信号和经分频的VCO反馈信号输入到鉴相器的输入端,鉴相器的输出信号经过低通滤波器后驱动VCO使之输出正确的频率,从而使环路锁定。该电路中的鉴相器和分频器可以为模拟分立电路或数字集成电路。
现有技术一般通过两种方法实现高指标信号输出:一种方法采用如图2所示方案,用开关控制两个锁相环的输出,来实现宽扫频的信号输出,该方案指标虽然很高但是成本较大,结构体积也偏大,且两个环路的信号容易相互干扰;另一种方法采用如图3所示方案,通过对基频信号分频或倍频实现宽扫频,该方案成本偏小但会恶化信号指标,如相位噪声,杂散及频率分辨率等。
实用新型内容
本实用新型需要解决的技术问题为:现有技术无法有效实现宽扫频、高相位噪声的信号源的频率合成。
本实用新型的技术方案如下所述:
一种基于双VCO的超宽带频率合成器,包括参考时钟电路、鉴相器、滤波器、开关、VCO和分频器;其中,开关包括开关1和开关2,VCO包括VCO1、VCO2、…、VCOn,n≥2,滤波器包括滤波器1、滤波器2、…、滤波器n,n≥2;参考时钟电路输出参考信号进入鉴相器给锁相环提供参考,该信号和VCO分频后的反馈信号进入鉴相器鉴相;鉴相器输出的误差信号经过滤波器1滤波后进入开关1,根据开关1/开关2的控制情况选择VCO通路:若开关选择VCO1通路,信号只通过VCO1,输出至分频器分频,分频信号反馈至上述鉴相器;若开关选择VCOn通路,信号先经过滤波器n滤波,再通过VCOn,输出至分频器分频,分频信号反馈至上述鉴相器。
作为优选方案,n=2,且VCO1和VCO2需满足以下要求:
VCO1和VCO2能够覆盖整机和***所要求的频率范围;VCO1和VCO2的相位噪声指标及谐波指标满足***指标要求;VCO1和VCO2调谐灵敏度相近;VCO1和VCO2在指定的频率范围内对应的调谐电压范围相近。
本实用新型的有益效果为:
本实用新型相对于现有技术,兼顾了硬件成本小、没有由于倍频器的引入导致对信号相位噪声、杂散和频率分辨率等指标的恶化,有效实现了宽扫频、高相位噪声的信号源的频率合成。
附图说明
图1为传统锁相环路原理图;
图2为现有技术中一种用于宽扫频信号源频率合成的电路原理图;
图3为现有技术中另一种用于宽扫频信号源频率合成的电路原理图;
图4为本实用新型的基于双VCO的超宽带频率合成器的原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型的基于双VCO的超宽带频率合成器进行详细说明。
如图4所示,本实用新型采用一个锁相环路驱动两个VCO的频率合成的技术方案,解决宽扫频、高相位噪声信号源的频率合成问题。
实施例1
本实施例的基于双VCO的超宽带频率合成器包括参考时钟电路、鉴相器、滤波器1、滤波器2、开关1、开关2、VCO1、VCO2和分频器。
参考时钟电路输出参考信号进入鉴相器给锁相环提供参考,该信号和VCO分频后的反馈信号进入鉴相器鉴相;鉴相器输出的误差信号经过滤波器1滤波后进入开关1,根据开关1/开关2的控制情况选择是否经过滤波器2滤波:当要求锁相速度快、电气指标要求较低时开关1/开关2选择VCO1通路,当对锁相速度无要求、但电气指标要求较高时开关1/开关2选择VCO2通路。
在VCO1通路中,信号只通过VCO1,输出至分频器分频,分频信号反馈至上述鉴相器;在VCO2通路中,信号先经过滤波器2滤波,再通过VCO2,输出至分频器分频,分频信号反馈至上述鉴相器。
实施本实施例的技术方案时,首先要根据需求确定两个VCO的选型,指标要满足如下的要求:①两个VCO要能够覆盖整机或***所要求的频率范围,如***要求5GHz-10GHz的频率范围,可以选用5GHz--8GHz和8GHz--10GHz两个VCO(两个VCO在8GHz附近应会有频率交集);②两个VCO的相位噪声及谐波等指标要满足***的要求;③两个VCO调谐灵敏度相差不宜过大。④两个VCO在指定的频率范围内对应的调谐电压范围不宜相差过大。
VCO型号确定之后进行环路滤波器的仿真设计,下面以常用的无源三阶环路滤波器为例来说明该过程。在两个VCO频率交集处选择合适的频率点作为开关切换点,设计时可以根据这个频率切换点把一个双VCO电路当做两个锁相环路来设计滤波器。这两次仿真设计中,采用的鉴相器及分频器模型指标应该一致,根据VCO指标的不同仿真出两个环路低通滤波器,分别对应两个VCO。在这两个滤波器中选择那个带宽较宽的滤波器作为两个VCO环路滤波器的公共部分,如图四中滤波器1部分所示,该框图假定以VCO1作为环路的VCO时仿真得到的环路滤波器带宽较宽。然后再重新设计以VCO2作为环路VCO的低通滤波器,此次设计时以公共滤波器滤波器1部分为基础,里面的元器件值固定在后面增加一级滤波滤波器2,增加的元器件值为变量,重新仿真设计。滤波器1和滤波器2仿真完成后再选用一个开关并按照图4所示的方式将他们连接构成双VCO锁相环。若前两次仿真滤波器指标相差不大则可以省去后面滤波器2部分。
所述开关1和开关2由整机CPU控制,CPU通过整机该输出的频率判断开关的状态,原理图中的两个开关状态要一致即用滤波器1时保证VCO1信号通过开关,用滤波器1+滤波器2时保证VCO2的信号通过开关去鉴相。
采用该方案后硬件成本要比第一种传统方案小很多,且没有第二种方案中因为倍频器的引入导致对信号相位噪声,杂散和频率分辨率等指标的恶化环节,可以说集成了两种传统方案的优点。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于:VCO的数量为n个,滤波器的数量也为n个,n≥2,鉴相器输出的误差信号经过滤波器1滤波后进入开关1,根据开关1/开关2的控制情况选择VCO通路:
若开关选择VCO1通路,信号只通过VCO1,输出至分频器分频,分频信号反馈至上述鉴相器;若开关选择VCOn通路,信号先经过滤波器n滤波,再通过VCOn,输出至分频器分频,分频信号反馈至上述鉴相器。
Claims (2)
1.—种基于双VCO的超宽带频率合成器,包括参考时钟电路、鉴相器、滤波器、开关、VCO和分频器,其特征在于:
开关包括开关1和开关2,VCO包括VCO1、VCO2、…、VCOn,n≥2,滤波器包括滤波器1、滤波器2、…、滤波器n,n≥2;
参考时钟电路输出参考信号进入鉴相器给锁相环提供参考,该信号和VCO分频后的反馈信号进入鉴相器鉴相;鉴相器输出的误差信号经过滤波器1滤波后进入开关1,根据开关1/开关2的控制情况选择VCO通路:若开关选择VCO1通路,信号只通过VCO1,输出至分频器分频,分频信号反馈至上述鉴相器;若开关选择VCOn通路,信号先经过滤波器n滤波,再通过VCOn,输出至分频器分频,分频信号反馈至上述鉴相器。
2.根据权利要求1所述的基于双VCO的超宽带频率合成器,其特征在于:n=2。
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