CN205051680U - 一种频率源发生器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种频率源发生器，解决了杂散、相噪较高且无法适应多个频段的环境的问题，其技术方案要点是包括第一频率源发生装置与第二频率源发生装置，所述第一频率源发生装置包括第一参考输入端、第一波段输出端、小数分频频率合成器、第一电压控制振荡器、第三倍频器与第三混频器；所述第二频率源发生装置包括第二波段输入端、第二波段输出端、第一混频器、第二电压控制振荡器、第二鉴相器与倍频器切换模块，本实用新型的一种频率源发生器，通过第一频率源发生装置与第二频率源发生装置可以有效的降低整个设备中所产生的杂散与相噪，同时也可以适应多个频段的环境，使得实用性更高，也降低了购置成本。

Description

一种频率源发生器

技术领域

本实用新型涉及无线通信技术领域,更具体地说，它涉及一种频率源发生器。

背景技术

频率合成技术是雷达、通信等电子***实现高性能指标的关键技术之一，很多现代电子设备和***的功能实现，都直接依赖于所用频率合成器的性能；它可以产生大量与基准参考频率源同样高精度和稳定度的离散频率信号，能够满足现代通信多信道及雷达捷变、跟踪等的需要。随着现代雷达、通信行业的快速发展，对高频率、高稳定度的要求就越高。

一般信号处理中需要将超短波的信号转换为超高频段的信号，以满足各个频段的接收装置的接收需求，例如雷达的接收频段在8-40GHkz，而人造电离通信的频段一般为30-144Mhz，所以需要通过小数分频频率合成器先对人造电离通信的频段进行处理，在通过小数分频频率合成器处理过程中会存在高分辨率与低噪声之间的矛盾，当要实现高分辨率时，鉴相频率必须很低，此时分频比N很大；与此同时噪声会以20lgN的方式增加，极大地恶化了信号的相噪，并且限制了环路带宽，不利于快速锁定，应用受到很大限制，同时也会存在杂散。

同时通过小数分频频率合成器处理后所得到的参考信号需要再次进行转换才能成为所需要的超高频段的信号，在转换过程中仍然会存在相噪与杂散的问题，并且小数分频频率合成器处理后所得到的参考信号为离散的参考信号，具有较大的区间，需要不同频段的设备与之对应，才能实现对其转换为超高频频段信号的功能，所以需要购置多台设备，成本增加，且在使用过程中会出现不便，需要去不断的更换，所以目前所使用的频率源发生器具有一定的改进空间。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种频率源发生器，可以适应多个频段的环境同时去杂散、相噪效果更好。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：一种频率源发生器，包括第一频率源发生装置与第二频率源发生装置；

所述第一频率源发生装置包括第一参考输入端、第一波段输出端、小数分频频率合成器、第一电压控制振荡器、第三倍频器与第三混频器；

所述第一参考输入端接入参考信号，并将参考信号送入小数分频频率合成器，所述小数分频频率合成器输出小数分频信号；

所述小数分频频率合成器耦接于第一电压控制振荡器；

所述第三倍频器的输入端耦接于第一参考输入端，用于接收参考信号并输出第三倍频信号；

所述第三混频器的输入端耦接于第三倍频器的输出端，用于接收第三倍频信号并输出第三混频信号，所述第三混频器的本地振荡源由第一电压控制振荡器提供；

所述小数分频频率合成器与第一电压控制振荡器之间还耦接有第一鉴相器；

所述第一鉴相器的输入端耦接于小数分频频率合成器的输出端，用于接收小数分频信号，所述第一鉴相器的反馈端耦接于第三混频器的输出端以接收第三混频信号，所述第一鉴相器的输出端以输出第一鉴相信号；

所述第一电压控制振荡器的控制端耦接于第一鉴相器的输出端，用于接收第一鉴相信号并响应于第一鉴相信号以控制第一电压控制振荡器输出第一振荡信号至第一波段输出端；

所述第二频率源发生装置包括第二波段输入端、第二波段输出端、第一混频器、第二电压控制振荡器、第二鉴相器与倍频器切换模块；

所述第二波段输入端耦接于第一波段输出端以接收第一振荡信号；

所述倍频器切换模块用于切换不同频段的倍频器，

所述倍频器切换模块耦接于第二波段输入端以接收第一振荡信号，并输出切换倍频信号；

所述第一混频器耦接于倍频器切换模块以接收切换倍频信号，并输出第一混频信号，所述第一混频器的本地振荡源由第二电压控制振荡器提供；

所述第二鉴相器与第二波段输入端之间耦接有第一分频器；

所述第一分频器耦接于第二波段输入端以接收第一振荡信号，并输出第一分频信号；

所述第二鉴相器的输入端耦接于第一分频器以接收第一分频信号，所述第二鉴相器的反馈端耦接于第一混频器以接收第一混频信号，所述第二鉴相器的输出端以输出第二鉴相信号

所述第二电压控制振荡器的控制端耦接于第二鉴相器的输出端以接收第二鉴相信号并响应于第二鉴相信号以控制第二电压控制振荡器输出第二振荡信号至第二波段输出端。

较佳的，所述倍频器切换模块包括第一切换倍频器、第二切换倍频器与切换开关；

所述第一切换倍频器为二倍频的倍频器；

所述第二切换倍频器为三倍频的倍频器；

所述切换开关分别耦接于第一切换倍频器与第二切换倍频器用于对第一切换倍频器与第二切换倍频器进行切换。

较佳的，所述切换开关包括联动设置的第一单刀双掷开关和第二单刀双掷开关，所述第一单刀双掷开关的静触点耦接于第二波段输入端，所述第二单刀双掷开关的静触点耦接于第一混频器。

较佳的，所述第二鉴相器与第二波段输入端之间耦接有第二混频器；

所述第二波段输入端与第二混频器之间还耦接有第二分频器；

所述第二分频器接收第二波段输入端所接收到的参考信号，并输出第二分频信号；

所述第二混频器耦接于第二分频器以接收第二分频信号，并输出第二混频信号，所述第二混频器的本地振荡源由第一混频器所输出的第一混频信号提供；

所述第二鉴相器的反馈端耦接于第二混频器的输出端以接收第二混频信号；

所述第二混频器与第二鉴相器之间还耦接有第四开关以控制是否将第二混频器接入第二鉴相器；

所述第一混频器与第二混频器、第二鉴相器之间还耦接有第三开关，所述第三开关用于将第一混频器接入第二混频器或第二鉴相器。

较佳的，所述第三倍频器为32倍频。

本实用新型相对现有技术相比具有：通过第一频率源发生装置与第二频率源发生装置可以有效的降低整个设备中所产生的杂散与相噪，同时也可以适应多个频段的环境，使得实用性更高，也降低了购置成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

参照图1所示，实施例做进一步说明。

本实用新型公开的一种频率源发生器，包括第一频率源发生装置与第二频率源发生装置；

第一频率源发生装置包括第一参考输入端、第一波段输出端、小数分频频率合成器、第一电压控制振荡器、第三倍频器与第三混频器，第一参考输入端接入参考信号V0，并将参考信号V0送入小数分频频率合成器，小数分频频率合成器输出小数分频信号，小数分频频率合成器耦接于第一电压控制振荡器，第一参考输入端接入的参考信号V0可为100Mhz，通过将100Mhz的参考信号输入到小数分频频率合成器中，使得小数分频频率合成器可以输出一个25～75Mhz中的某一个值，同时该值为0.3步进，即具有小数点后三位。

鉴相器PFD是一个相位比较装置，它能够比较输出反馈信号与输入信号的相位，并产生输出误差电压vd(t)，它是相位误差θe(t)的函数，即vd(t)＝Kpsin(θe(t))。其中函数f(θe(t))称为鉴相特性。鉴相特性有多种形式，如正弦特性，三角特性，锯齿特性等，作为原理分析，通常使用正弦特性的鉴相器PFD，理由是正弦理论比较成熟，分析简单方便，实际上各种鉴相特性，当信噪比降低时，在小信号工作时，都趋向于正弦特性。可以用模拟乘法器和低通滤波器作为具有正弦特性的鉴相器PFD。

鉴相器PFD有两种，一种是电压型PFD，输出的是电压。另一种是电荷泵型的PFD，输出的是电流。本实施例所主要应用的是电压型的PFD。

正弦鉴相器PFD的数学模型为：

vi(t)＝Visin(ω0t+θi(t))

v0(t)＝V0sin(ω0t+θ0(t))

θe(t)＝θi(t)-θ0(t)

vd(t)＝Kpsin(θe(t))

其中Kp＝KmViV0/2，即为正弦鉴相特性。当环路进入锁定时，相位误差很小，有sin(θe(t))≈θe(t)。此时，鉴相器PFD输出的误差电压vd(t)正比于相位误差θe(t)，即成线性关系。

电压控制振荡器VCO是把电压转换为频率的装置，它的振荡频率随着输入控制电压线性地变化，即：ωv(t)＝ω0+K0vc(t)

其中ωv(t)是VCO的瞬时角频率；ω0是VCO的中心振荡频率；K0为电压控制振荡器VCO的压控灵敏度。

实际应用中的电压控制振荡器VCO的控制特性只在有限的线性控制范围内，超出这个范围后，压控灵敏度将会下降。对式上式两边积分，再Laulace变换得到电压控制振荡器VCO的传递函数可表示为：

θe(s)＝K0ve(s)/s

该表达式有一个积分因子1/s，这是相位和角频率之间的积分关系形成的。这是积分作用是VCO固有的，通常称电压控制振荡器VCO是锁相环路中的固有积分环节。这个积分作用在环路中起着相当重要的作用。

频率源发生装置还包括倍频器与混频器，第三倍频器优选为32倍频以产生3200Mhz的参考信号，倍频器使输出信号频率等于输入信号频率整数倍的电路，输入频率为f1，则输出频率为f0=nf1，系数n为任意正整数，称倍频次数，倍频器用途广泛，如发射机采用倍频器后可使主振器振荡在较低频率，以提高频率稳定度，调频设备用倍频器来增大频率偏移，在相位键控通信机中，倍频器是载波恢复电路的一个重要组成单元；混频器即输出信号频率等于两输入信号频率之和、差或为两者其他组合的电路，混频器通常由非线性元件和选频回路构成。

第三倍频器的输入端耦接于第一参考输入端，用于接收参考信号V0并输出第三倍频信号，第三混频器的输入端耦接于第三倍频器的输出端，用于接收第三倍频信号并输出第三混频信号，第三混频器的本地振荡源由第一电压控制振荡器提供，小数分频频率合成器与第一电压控制振荡器之间还耦接有第一鉴相器，第一鉴相器的输入端耦接于小数分频频率合成器的输出端，用于接收小数分频信号，第一鉴相器的反馈端耦接于第三混频器的输出端以接收第三混频信号，第一鉴相器的输出端以输出第一鉴相信号，第一电压控制振荡器的控制端耦接于第一鉴相器的输出端，用于接收第一鉴相信号并响应于第一鉴相信号以控制第一电压控制振荡器输出第一振荡信号至第一波段输出端。

第一参考输入端接入的参考信号V0可为100Mhz，通过将100Mhz的参考信号输入到小数分频频率合成器中，使得小数分频频率合成器可以输出一个25～75Mhz中的某一个值，同时该值为0.3步进，即具有小数点后三位，并将该值输入到第一鉴相器的输入端，第三倍频器的输入端耦接于第一参考输入端以使得100Mhz的参考信号在倍频后产生3200Mhz的参考信号，在将该3200Mhz的参考信号输入到第三混频器中，在通过第一电压控制振荡器以提供第三混频器的本地振荡源，本地振荡源为3225～3275Mhz的参考信号，通过第三混频器相减后输出25～75Mhz的反馈信号，输入到第一鉴相器的反馈端，通过第一鉴相器的作用以及通过公式20*logN的计算，N为反馈端的反馈信号除以输入端的小数分频信号，即当反馈信号的大小与小数分频信号大小相等时，即可使得第一鉴相器输出直流电平，控制第一电压控制振荡器在第一波段输出端处输出3225～3275Mhz中所对应的值的参考信号Vi，例如反馈信号为25.001Mhz,小数分频信号也为25.001Mhz，使得N的值为0，即使得控制第一电压控制振荡器在第一波段输出端处输出3225.001Mhz的参考信号Vi。

第二频率源发生装置包括第二波段输入端、第二波段输出端、第一混频器、第二电压控制振荡器、第二鉴相器与倍频器切换模块，第二波段输入端耦接于第一波段输出端以接收第一振荡信号，即接收参考信号Vi，第二波段输出端输出参考信号Vs。

倍频器切换模块用于切换不同频段的倍频器，倍频器切换模块包括第一切换倍频器、第二切换倍频器与切换开关，第一切换倍频器为二倍频的倍频器，第二切换倍频器为三倍频的倍频器，切换开关分别耦接于第一切换倍频器与第二切换倍频器用于对第一切换倍频器与第二切换倍频器进行切换，切换开关包括联动设置的第一单刀双掷开关K1和第二单刀双掷开关K2，第一单刀双掷开关K1的静触点耦接于第二波段输入端，第二单刀双掷开关K2的静触点耦接于第一混频器，第一单刀双掷开关K1和第二单刀双掷开关K2同时被控制进行切换，从而使得将第一切换倍频器或第二切换倍频器贴入到主电路中，第一单刀双掷开关K1和第二单刀双掷开关K2的动作的过程可以是外界手动控制，也可以通过单片机控制，同时也可以再次加入第三切换倍频器、第四切换倍频器等，以适应更宽的频段。

倍频器切换模块耦接于第二波段输入端以接收第一振荡信号，即接收参考信号Vi，并输出切换倍频信号，第一混频器耦接于倍频器切换模块以接收切换倍频信号，并输出第一混频信号，第一混频器的本地振荡源由第二电压控制振荡器提供，第二鉴相器与第二波段输入端之间耦接有第一分频器，第一分频器耦接于第二波段输入端以接收第一振荡信号，并输出第一分频信号，第二鉴相器的输入端耦接于第一分频器以接收第一分频信号，第二鉴相器的反馈端耦接于第一混频器以接收第一混频信号，第二鉴相器的输出端以输出第二鉴相信号，第二电压控制振荡器的控制端耦接于第二鉴相器的输出端以接收第二鉴相信号并响应于第二鉴相信号以控制第二电压控制振荡器输出第二振荡信号至第二波段输出端，使得第二波段输出端输出参考信号Vs。

第二鉴相器与第二波段输入端之间耦接有第二混频器,第二波段输入端与第二混频器之间还耦接有第二分频器,第二分频器接收第二波段输入端所接收到的参考信号，并输出第二分频信号,第二混频器耦接于第二分频器以接收第二分频信号，并输出第二混频信号，第二混频器的本地振荡源由第一混频器所输出的第一混频信号提供,第二鉴相器的反馈端耦接于第二混频器的输出端以接收第二混频信号,第二混频器与第二鉴相器之间还耦接有第四开关K4以控制是否将第二混频器接入第二鉴相器,第一混频器与第二混频器、第二鉴相器之间还耦接有第三开关K3，第三开关K3用于将第一混频器接入第二混频器或第二鉴相器。

第二波段输入端接入的参考信号Vi可为3225～3275Mhz中的某个值，通过第一单刀双掷开关K1和第二单刀双掷开关K2对第一切换倍频器与第二切换倍频器进行切换以获得所需要的倍频信号，若采用的是第一切换倍频器，即为二倍频，同时第一混频器的本地振荡源由第二电压控制振荡器提供，即为6～12Ghz，通过第一混频器产生一个5～2200Mhz的参考信号，通过第三开关的设置，使得可以将第一混频器MIX1产生的信号源直接接入鉴相器，同时也可以将参考信号作为第二混频器的本地振荡源，第二混频器通过第二分频器接收到800～1600Mhz，两者通过第二混频器的作用产生一个50～500Mhz,并且通过第四开关以控制是否将第二混频器MIX2产生的信号源输入到第二鉴相器的反馈端，第二鉴相器的输入端通过第一分频器接收到100Mhz的参考信号，通过第二鉴相器的作用以及通过公式20*logN的计算，N为反馈端的反馈信号除以输入端的第二分频信号，即当反馈信号的大小与第二分频信号大小相等时，即可使得第二鉴相器输出低电平，控制第二电压控制振荡器在第二波段输出端处输出6～12Ghz的参考信号Vs。

通过外部接入现有技术中已经存在的第三混频器、第三倍频器与第一鉴相器以形成外部的锁相环，从而降低小数分频频率合成器所具有的杂散与相噪，不需要对小数分频频率合成器内部进行改进，只需要使用现有的产品进行外部改进即可，降低改进的成本，同时通过倍频器切换模块可以适应多种不同的频段，同时在所处的频段内，保证锁相的N竟可能的小,来降低相位噪声和杂散，提实用性，降低成本。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种频率源发生器，其特征是：包括第一频率源发生装置与第二频率源发生装置；

所述第一频率源发生装置包括第一参考输入端、第一波段输出端、小数分频频率合成器、第一电压控制振荡器、第三倍频器与第三混频器；

所述第一参考输入端接入参考信号，并将参考信号送入小数分频频率合成器，所述小数分频频率合成器输出小数分频信号；

所述小数分频频率合成器耦接于第一电压控制振荡器；

所述第三倍频器的输入端耦接于第一参考输入端，用于接收参考信号并输出第三倍频信号；

所述第三混频器的输入端耦接于第三倍频器的输出端，用于接收第三倍频信号并输出第三混频信号，所述第三混频器的本地振荡源由第一电压控制振荡器提供；

所述小数分频频率合成器与第一电压控制振荡器之间还耦接有第一鉴相器；

所述第一鉴相器的输入端耦接于小数分频频率合成器的输出端，用于接收小数分频信号，所述第一鉴相器的反馈端耦接于第三混频器的输出端以接收第三混频信号，所述第一鉴相器的输出端以输出第一鉴相信号；

所述第一电压控制振荡器的控制端耦接于第一鉴相器的输出端，用于接收第一鉴相信号并响应于第一鉴相信号以控制第一电压控制振荡器输出第一振荡信号至第一波段输出端；

所述第二频率源发生装置包括第二波段输入端、第二波段输出端、第一混频器、第二电压控制振荡器、第二鉴相器与倍频器切换模块；

所述第二波段输入端耦接于第一波段输出端以接收第一振荡信号；

所述倍频器切换模块用于切换不同频段的倍频器，

所述倍频器切换模块耦接于第二波段输入端以接收第一振荡信号，并输出切换倍频信号；

所述第一混频器耦接于倍频器切换模块以接收切换倍频信号，并输出第一混频信号，所述第一混频器的本地振荡源由第二电压控制振荡器提供；

所述第二鉴相器与第二波段输入端之间耦接有第一分频器；

所述第一分频器耦接于第二波段输入端以接收第一振荡信号，并输出第一分频信号；

所述第二鉴相器的输入端耦接于第一分频器以接收第一分频信号，所述第二鉴相器的反馈端耦接于第一混频器以接收第一混频信号，所述第二鉴相器的输出端以输出第二鉴相信号

所述第二电压控制振荡器的控制端耦接于第二鉴相器的输出端以接收第二鉴相信号并响应于第二鉴相信号以控制第二电压控制振荡器输出第二振荡信号至第二波段输出端。

2.根据权利要求1所述的一种频率源发生器，其特征是：所述倍频器切换模块包括第一切换倍频器、第二切换倍频器与切换开关；

所述第一切换倍频器为二倍频的倍频器；

所述第二切换倍频器为三倍频的倍频器；

所述切换开关分别耦接于第一切换倍频器与第二切换倍频器用于对第一切换倍频器与第二切换倍频器进行切换。

3.根据权利要求2所述的一种频率源发生器，其特征是：所述切换开关包括联动设置的第一单刀双掷开关和第二单刀双掷开关，所述第一单刀双掷开关的静触点耦接于第二波段输入端，所述第二单刀双掷开关的静触点耦接于第一混频器。

4.根据权利要求3所述的一种频率源发生器，其特征是：所述第二鉴相器与第二波段输入端之间耦接有第二混频器；

所述第二波段输入端与第二混频器之间还耦接有第二分频器；

所述第二分频器接收第二波段输入端所接收到的参考信号，并输出第二分频信号；

所述第二混频器耦接于第二分频器以接收第二分频信号，并输出第二混频信号，所述第二混频器的本地振荡源由第一混频器所输出的第一混频信号提供；

所述第二鉴相器的反馈端耦接于第二混频器的输出端以接收第二混频信号；

所述第二混频器与第二鉴相器之间还耦接有第四开关以控制是否将第二混频器接入第二鉴相器；

所述第一混频器与第二混频器、第二鉴相器之间还耦接有第三开关，所述第三开关用于将第一混频器接入第二混频器或第二鉴相器。

5.根据权利要求1所述的一种频率源发生器，其特征是：所述第三倍频器为32倍频。