CN205232198U - 一种防错锁高性能宽带微波频率合成器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种防错锁高性能宽带微波频率合成器，包括依次连接的恒温晶振、功分器、模拟倍频电路、DDS、鉴相器和宽度VCO，功分器还依次连接到梳状谱发生器和宽带双平衡混频器，宽带VCO依次连接定向耦合器二、微波放大器二、宽带双平衡混频器和低通滤波器，低通滤波器连接到鉴相器形成闭环，鉴相器连接到环路滤波器二，环路滤波器二连接到单刀双掷开关的支路二，FPGA分别与DDS和单刀双掷开关连接，该电路构成频率合成电路，合成电路上连接有锁相环防错锁电路。本实用新型采用DDS作为宽带锁相环参考信号以及梳状谱发生器作为偏移源的方式，实现了电路复杂程度低、宽频带、高频率分辨率、低相位噪声、低杂散抑制的频率合成器。

Description

一种防错锁高性能宽带微波频率合成器

技术领域

本实用新型属于频率合成器，具体涉及一种防错锁高性能宽带微波频率合成器。

背景技术

要实现高性能的宽带微波频率合成器，需综合采用多种频率合成方式来实现。以往的宽带微波频率合成器总是在输出带宽、频率分辨率、杂散抑制、相位噪声、电路复杂程度等关键指标间进行取舍，难以全面兼顾所有指标。另外，宽频带高分辨率频率合成电路一般都需要锁相环防错锁电路。传统的锁相环防错锁电路是采用预置电压的方法，其实现方式是根据VCO的电压-频率特性，利用数模转换器输出相应的预置电压到VCO的压控端，将VCO牵引至需锁定频率的附近，达到防止锁相环错锁的目的。这种防错锁电路存在以下的缺陷：首先，由于宽带VCO的压控灵敏度非常高，一般为500MHz/V左右，VCO输出频率对调谐电压非常敏感，且同型号VCO之间的电压-频率特性存在个体差异，采用预置电压这种开环的方式牵引VCO频率，其精度不高，一致性差，有时甚至不能实现防错锁的目的；其次，实现预置电压输出的模数转换器是数字器件，由于数字器件工作时，容易对电磁环境要求较高的锁相环电路造成干扰，影响输出信号的频谱纯度。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种防错锁高性能宽带微波频率合成器，稳定性和可靠性好，电磁兼容性能更好，以解决现有技术存在的问题。

本实用新型采取的技术方案为：一种防错锁高性能宽带微波频率合成器，包括依次连接的恒温晶振、功分器、模拟倍频电路、DDS、鉴相器和宽度VCO，功分器支路二还依次连接到梳状谱发生器和宽带双平衡混频器，宽带VCO输出端依次连接定向耦合器二、微波放大器二和宽带双平衡混频器，双平衡混频器中频输出端连接到低通滤波器，低通滤波器输出端连接到鉴相器射频信号输入端，鉴相器误差电压输出端连接到环路滤波器二的输入端，环路滤波器二连接到单刀双掷开关的支路二，FPGA控制信号线与DDS控制端连接，FPGA控制电路的输出信号连接到单刀双掷开关的控制端，该电路构成频率合成电路，频率合成电路上连接有锁相环防错锁电路。

优选的，上述锁相环防错锁电路包括依次连接的钟振、小数分频鉴相器、环路滤波器一、单刀双掷开关的支路一、宽带VCO、定向耦合器一和微波放大器一，微波放大器一反回连接到小树分频鉴相器形成闭环，小数分频鉴相器的控制端连接到FPGA控制电路输出信号端，将小数分频锁相环电路来实现闭环防错锁的新型防错锁电路，该新型锁相环防错锁电路由于其闭环特性，不会受到同型号宽带VCO电压-频率特性个体差的影响，可实现频率牵引精度高，对输出信号频谱纯度影响小等优异性能。

本实用新型的有益效果：与现有技术相比，本实用新型采用DDS作为宽带锁相环参考信号以及梳状谱发生器作为偏移源的方式，将DDS的高频率分辨率特性、梳状谱发生器的低相位噪声特性以及锁相环电路的窄带滤波特性相结合，实现了电路复杂程度低、宽频带、高频率分辨率、低相位噪声、低杂散抑制的频率合成器，另外，采用闭环的防错锁电路这种新方式，解决了现有的开环防错锁电路电磁兼容性能差，频率牵引精度不高等问题。

附图说明

图1是本实用新型的电路原理连接框图。

具体实施方式

下面结合附图及具体的实施例对实用新型进行进一步介绍。

实施例1：如图1所示，一种防错锁高性能宽带微波频率合成器，包括恒温晶振18，恒温晶振18的输出端31连接到功分器17的合路端，功分器17的输出支路一32连接到直接模拟倍频电路15的输入端，直接模拟倍频电路15的输出端连接到DDS14的参考输入端，DDS14的输出信号连接到鉴相器12的参考信号输入端，功分器17的输出支路二35连接到梳状谱发生器16的输入端，梳状谱发生器16的输出端连接到宽带双平衡混频器10的射频输入端，宽带VCO5经定向耦合器二8和微波放大器二9放大后的信号连接到宽带双平衡混频器10的本振输入端，宽带双平衡混频器10的中频输出端连接到低通滤波器11的输入端，低通滤波器11的输出端连接到鉴相器12的射频信号输入端，鉴相器12的误差电压输出端连接到环路滤波器二的输入端，环路滤波器二13的输出端连接到单刀双掷开关4的支路二，FPGA控制电路19的控制信号线与DDS14的控制端连接，构成高性能宽带微波频率合成电路，频率合成电路上连接有锁相环防错锁电路，FPGA控制电路19的输出信号连接到单刀双掷开关的控制端。

实施例2：实施例1中锁相环防错锁电路包括钟振1，钟振1的输出端连接到小数分频鉴相器2的参考端，宽带VCO5的输出信号通过定向耦合器一6和微波放大器一7后连接到小数分频鉴相器2的射频信号输入端，小数分频鉴相器2的电荷泵输出通过环路滤波器一3后连接到单刀双掷开关4的支路一，单刀双掷开关主路连接到宽带VCO5的电压调谐端，FPGA控制电路19的输出信号连接到小数分频鉴相器的控制端。

频率合成器控制原理：根据所需输出的频点，可通过FPGA控制电路为小数分频鉴相器设置相应的分频比和相应的DDS的输出频率，开始时，通过FPGA控制电路将单刀双掷开关接通支路一，使得宽带VCO锁定到钟振的N倍上（N可以为小数也可为整数），根据FPGA的设置，此时宽带VCO输出频率与预期输出频率非常接近，当FPGA检测到小数分频鉴相器锁定指示信号后，将开关接通支路二，此时，由梳状谱发生器作为偏移源的锁相环将快速锁定到所需频点，实现了防错锁的功能。采用DDS作为宽带锁相环电路的参考信号，由于DDS的高频率分辨率特性，可使输出的宽带信号有很高的频率分辨率，除宽带锁相环外的其余频率合成电路均采用直接模拟频率合成方式，直接模拟频率合成方式的优势在于输出信号的相位噪声很低，这样，可使输出宽带信号获得优异的相位噪声性能，DDS在锁相环中的倍频次数为1，利用锁相环环路滤波器的窄带滤波作用，可获得优异的杂散抑制指标，将梳状谱发生器作为偏移源与宽带VCO输出信号混频后鉴相的频率合成方式，可以实现宽频带性能。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内，因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种防错锁高性能宽带微波频率合成器，其特征在于：包括依次连接的恒温晶振、功分器、模拟倍频电路、DDS、鉴相器和宽度VCO，功分器支路二还依次连接到梳状谱发生器和宽带双平衡混频器，宽带VCO输出端依次连接定向耦合器二、微波放大器二和宽带双平衡混频器，双平衡混频器中频输出端连接到低通滤波器，低通滤波器输出端连接到鉴相器射频信号输入端，鉴相器误差电压输出端连接到环路滤波器二的输入端，环路滤波器二连接到单刀双掷开关的支路二，FPGA控制信号线与DDS控制端连接，FPGA控制电路的输出信号连接到单刀双掷开关的控制端，该电路构成频率合成电路，合成电路上连接有锁相环防错锁电路。

2.根据权利要求1所述的一种防错锁高性能宽带微波频率合成器，其特征在于：锁相环防错锁电路包括依次连接的钟振、小数分频鉴相器、环路滤波器一、单刀双掷开关的支路一、宽带VCO、定向耦合器一和微波放大器一，微波放大器一反回连接到小树分频鉴相器形成闭环，小数分频鉴相器的控制端连接到FPGA控制电路输出信号端。