CN103312322B - 一种本振电路及本振信号产生方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种本振电路及本振信号产生方法，利用低相噪倍频和微波波段的极窄带滤波实现了低相位噪声的第二本振电路。本发明的本振电路，电路简洁，易于调试，只有直通通路，没有反馈电路；输出信号实时产生，无需捕获及锁定时间；可靠性高，相位噪声指标好。

Description

一种本振电路及本振信号产生方法

技术领域

本发明涉及微波领域，特别涉及一种微波信号分析仪。

背景技术

在现代微波信号分析仪中，通常都采用多级变频的超外差结构，因此分析仪内部需要提供多个不同类型的本振信号。其中第二本振是一个高稳定、低相位噪声的微波点频信号源，也是整机相位噪声指标的决定因素之一。在以往的信号分析仪中，第二本振方案一般有两种实现方法，分别为倍频法和微波锁相法。

倍频法是利用低相噪的晶体振荡器直接倍频到微波信号，经滤波放大后作为第二本振信号。微波锁相法是采用微波锁相技术，将一个远端相噪较好的压控振荡器（VCO）锁定在参考晶振上，根据锁相环理论，其输出近端（环路带宽以内）相噪由参考决定，远端（环路带宽以外）相噪由VCO决定，因此得到的信号同时具有优异的近端和远端相位噪声。

倍频法的缺点是倍频后得到的微波信号远端相位噪声较差。根据相噪恶化理论，倍频后相位噪声以20lgN的速度恶化，因此倍频后一般要恶化几十dB，因而倍频法仅用在中低端信号分析仪中。

微波锁相环是一个相位负反馈的闭环自动控制系统，微波锁相法的缺点如下：（1）电路复杂：微波锁相环电路包括微波取样混频器、鉴相器、环路滤波器、VCO及预置电路等诸多电路模块；（2）锁相环路锁定需要一定时间，即环路捕获时间；（3）可靠性不足：一旦在某种环境下无法满足环路锁定条件，环路将失锁，导致整个系统无法工作。

发明内容

本发明提出一种本振电路及本振信号产生方法，解决了现有技术无法实现低相位噪声且电路简洁的第二本振的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种本振电路，包括：第一倍频模块，从输入端到输出端依次连接有：第一倍频器、第一极窄带滤波器、第一带通滤波器和第一放大器，对参考源信号进行低次倍频，降低信号频偏200kHz以外相噪，输出第一倍频信号；第二倍频模块，从输入端到输出端依次连接有：第二倍频器、第二极窄带滤波器、第二带通滤波器和第二放大器，对所述第一倍频信号进行低次倍频，降低信号频偏300kHz以外相噪，输出第二倍频信号；第三倍频模块，从输入端到输出端依次连接有：第三倍频器、第三带通滤波器和第三放大器，对所述第二倍频信号进行高次倍频，输出第二本振信号。

可选地，所述第一极窄带滤波器包括第一声表面波谐振器，其中心频率为所述第一倍频器输出信号的频率，带宽为200kHz。

可选地，所述第一声表面波谐振器为高Q值的声表面波谐振器。

可选地，所述第二极窄带滤波器包括第二声表面波谐振器，其中心频率为所述第二倍频器输出信号的频率，带宽为500kHz。

可选地，所述第二声表面波谐振器为高Q值的声表面波谐振器。

本发明还提出了一种使用上述本振电路产生本振信号的方法，包括以下步骤：

步骤1，对参考源进行第一次低次倍频；

步骤2，采用包含高Q值声表面波谐振器的极窄带滤波器降低步骤1中输出信号频偏200kHz以外相噪；

步骤3，对步骤2中的输出信号进行第二次低次倍频；

步骤4，采用包含高Q值声表面波谐振器的极窄带滤波器来降低步骤3中输出信号频偏300kHz以外相噪；

步骤5，对步骤4中的输出信号进行高次倍频；

步骤6，对步骤5中的输出信号进行滤波、放大，得到第二本振信号。

本发明的有益效果是：

（1）电路简洁，易于调试，只有直通通路，没有反馈电路；

（2）输出信号实时产生，无需捕获及锁定时间；

（3）可靠性高，相位噪声指标好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种本振电路的控制框图；

图2为使用图1所示本振电路产生本振信号的方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

现有的微波信号分析仪中第二本振的实现方法中，倍频法的缺点是远端相位噪声较差，在高性能信号分析仪中往往不能满足要求；而微波锁相法虽然克服了远端相噪差的缺点，但是增加了一个微波锁相环，电路复杂，增加了调试难度，降低了电路可靠性。

本发明利用低相噪倍频和微波波段的极窄带滤波实现了低相位噪声的第二本振。如图1所示，本发明的本振电路包括：第一倍频模块10，从输入端到输出端依次连接有：第一倍频器11、第一极窄带滤波器12、第一带通滤波器13和第一放大器14，对参考源信号进行第一次低次倍频，降低信号频偏200kHz以外相噪，输出第一倍频信号，优选地，第一极窄带滤波器12包括高Q值的第一声表面波谐振器，其中心频率为第一倍频器11输出信号的频率，带宽为200kHz；第二倍频模块20，从输入端到输出端依次连接有：第二倍频器21、第二极窄带滤波器22、第二带通滤波器23和第二放大器24，对第一倍频模块10输出的第一倍频信号进行第二次低次倍频，倍频后信号频率低于1GHz，降低信号频偏300kHz以外相噪，输出第二倍频信号，优选地，第二极窄带滤波器22包括高Q值的第二声表面波谐振器，其中心频率为第二倍频器21输出信号的频率，带宽为500kHz；第三倍频模块30，从输入端到输出端依次连接有：第三倍频器31、第三带通滤波器32和第三放大器33，对第二倍频模块20输出的第二倍频信号进行高次倍频，输出第二本振信号。

本发明还提出了一种使用上述本振电路产生本振信号的方法，如图2所示，包括以下步骤：

步骤1，对参考源进行第一次低次倍频；

步骤2，采用包含高Q值声表面波谐振器的极窄带滤波器降低步骤1中输出信号频偏200kHz以外相噪；

步骤3，对步骤2中的输出信号进行第二次低次倍频；

步骤4，采用包含高Q值声表面波谐振器的极窄带滤波器来降低步骤3中输出信号频偏300kHz以外相噪；

步骤5，对步骤4中的输出信号进行高次倍频；

步骤6，对步骤5中的输出信号进行滤波、放大，得到第二本振信号。

本发明的本振电路，电路简洁，易于调试，只有直通通路，没有反馈电路；输出信号实时产生，无需捕获及锁定时间；可靠性高，相位噪声指标好。

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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种本振电路，其特征在于，包括：第一倍频模块，从输入端到输出端依次连接有：第一倍频器、第一极窄带滤波器、第一带通滤波器和第一放大器，对参考源信号进行低次倍频，降低信号频偏200kHz以外相噪，输出第一倍频信号；第二倍频模块，从输入端到输出端依次连接有：第二倍频器、第二极窄带滤波器、第二带通滤波器和第二放大器，对所述第一倍频信号进行低次倍频，倍频后信号频率低于1GHz，降低信号频偏300kHz以外相噪，输出第二倍频信号；第三倍频模块，从输入端到输出端依次连接有：第三倍频器、第三带通滤波器和第三放大器，对所述第二倍频信号进行高次倍频，输出第二本振信号；所述第一极窄带滤波器包括第一声表面波谐振器，其中心频率为所述第一倍频器输出信号的频率，带宽为200kHz；所述第一声表面波谐振器为高Q值的声表面波谐振器；所述第二极窄带滤波器包括第二声表面波谐振器，其中心频率为所述第二倍频器输出信号的频率，带宽为500kHz；所述第二声表面波谐振器为高Q值的声表面波谐振器。

2.一种使用如权利要求1所述的本振电路产生本振信号的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，对参考源进行第一次低次倍频；

步骤2，采用包含高Q值声表面波谐振器的极窄带滤波器降低步骤1中输出信号频偏200kHz以外相噪；

步骤3，对步骤2中的输出信号进行第二次低次倍频；

步骤4，采用包含高Q值声表面波谐振器的极窄带滤波器来降低步骤3中输出信号频偏300kHz以外相噪；

步骤5，对步骤4中的输出信号进行高次倍频；

步骤6，对步骤5中的输出信号进行滤波、放大，得到第二本振信号。