CN104660252A - 一种具有相位调节功能的射频信号源 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种具有相位调节功能的射频信号源，包括一个控制单元、一个DDS信号源、一个倍频单元、一个分频单元、一个输入单元，当所述输入单元产生的目标相位值与当前相位值之间的跨度值大于一个阈值时，控制单元根据当前相位值和目标相位值产生由当前相位值对应的相位控制字向目标相位值对应的相位控制字依序跳变的多个相位控制字；所述DDS信号源根据频率控制字和控制单元产生的所述依序跳变的多个相位控制字依序产生所述输出信号。本发明通过对相位调节进行分步跳变处理，实现了在相位不丢失的情况下的相位任意调节。

Description

一种具有相位调节功能的射频信号源

技术领域

本发明涉及测量、测试技术领域，具体是一种射频信号源，特别是一种具有相位调节功能的射频信号源。

背景技术

在测量、测试领域中，射频信号源是射频微波工作者必备的一种测量测试仪器。射频信号源是一种射频信号发射装置，它可以输出各种频率、幅度等参数的连续波射频信号，当然还能输出各种调制信号，如FM、AM、PM、IQ、Pulse等调制信号。

射频信号源不仅能输出频率、幅度可调的射频信号，还可以实现相位可调，比如一般的相位调节范围[0,360)或更大，一般可以实现相位分辨率为0.01°，相位可调在射频信号源领域具有很大的作用，比如将两台射频信号源同频率同相位进行功率叠加，将得到更高输出功率的射频信号。

由于DDS信号源具有较高的频率分辨率、较好的相位噪声，可以快速切换，能实现任意波等特点，现有的射频信号源一般采用DDS信号源+锁相变频的架构模式，例如专利号为US8044725的美国专利“Signal generator withdirectly-extractable DDS signal source”就公开了这样一种射频信号源。参考图1，该射频信号源100包括：一个DDS信号源101（也称为直接数字频率合成源，或DDFS，Direct Digital Frequency Synthesis），一个锁相变频单元102，一个直通通路32，第一开关104，第二开关105，一个放大器33和所述射频信号源100的输出端34。

所述DDS信号源101用来根据时钟信号（比如100MHz时钟）进行直接数字频率合成处理，产生DDS信号。所述DDS信号源101包括一个DDS模块21、一个DAC模块22和一个抗混叠滤波器23，所述DDS模块21根据时钟信号（比如100MHz时钟）进行直接数字频率合成处理，产生DDS信号，DAC模块22则将所述DDS信号进行数模转换，得到对应的模拟信号，抗混叠滤波器23进行滤波处理，就得到了具有一定频率范围（如8KHz～30MHz）的DDS信号。

所述锁相变频单元102，用来依据所述DDS信号进行锁相变频处理，产生更高频率的射频信号。所述锁相变频单元102包括一个锁相环（PLL，PhaseLocked Loop）和一个频率变换模块，锁相环包括：鉴相模块24、环路滤波器25、可调振荡器26和N分频器27，频率变换模块包括：倍频器29、直通模块30、分频器31等。

具体工作时，所述DDS信号源101产生DDS信号，并通过开关104选择将该DDS信号输出给锁相变频单元102或者直通通路32；如果选择进入直通通路32，那么开关105则选择直通通路32，直接将直通通路32中的信号通过放大器33输出给输出端34，输出端34可以输出一定频率范围（如8KHz～30MHz）的信号；如果开关104选择将DDS信号输出给锁相变频单元102，那么鉴相模块24就会依据所述DDS信号和N分频器27输出的信号进行鉴相，得到鉴相信号，然后环路滤波器25进行滤波，最终驱动可调振荡器26输出更高频率的射频信号（比如750MHz～1500MHz），然后频率变换模块可以通过倍频器29将其倍频、或通过直通模块30直接输出、或通过分频器31将其分频，该过程的实现通过开关28进行选择，然后开关105将该路信号通过放大器33输出给输出端34，最终输出一定频率范围（比如30MHz～3000MHz）的射频信号。

上述射频信号源100的相位调节功能主要由DDS信号源101实现，一般是通过改变DDS信号源101的相位控制字实现相位调节。理想情况下，当用户使用射频信号源100而需要调节相位时，只需要改变配置给DDS信号源101的相位控制字即可实现相位调节，结合参考附图2，附图2示出了在某一频率f₀时改变相位Ф的示意图，其中横坐标t表示时间，纵坐标Ф表示相位，当某些线段在该坐标中的斜率相等时表示射频信号源100的频率相等，当某些线段或其延长线与纵坐标的交点相同表示相位相等，例如线X在0-t₀之间的频率是f₀、相位是0，在t₀时刻相位由0突变了ΔФ、频率仍然为f₀，在t₀以后信号的频率是f₀、相位是ΔФ。理论上这种在t₀时刻实现相位突变的方法是最理想的相位调节方法，因为几乎没有反应时间、切换速度十分快，但是实际电路中并不能做到这种调节方式，主要原因是频率变换模块中存在分频器31，且所述分频器31是所述射频信号源100中极为重要的组成部分。

专利申请号为201110431621.1、201210540109.5等的中国专利申请文件均公开了和所述频率变换模块相关的内容，由于所述可调振荡器26可以产生750～1500MHz的射频信号（且如果采用多个可调振荡器并列设置，还可以实现输出更高频段的射频信号），因此为了得到中间频段的射频信号（比如30MHz～750MHz），就需要用到分频器31对可调振荡器26输出的信号进行分频或多级分频（即采用多个串联的分频器，可以看成是一个大分频器），现有的分频器一般采用自由循环计数器实现，其计数的数值变换必须要等待输入信号的上升沿或下降沿来驱动，因此当分频器31的输入端输入的信号的相位变化超过360°（即大于一个周期）时，计数器并没有获取到其中所有的上升沿或下降沿信息，比如当分频器31输入端输入的信号相位变化正好360°（即正好一个周期）时，计数器无法获取到输入信号的任何变化，因此计数器中的计数值也不会有任何变化，所以分频器31输出的信号的相位就与预期输出的相位有了差别，导致了相位丢失。

因此，这种通过改变DDS信号源101的相位控制字直接实现相位调节的技术方案在相位调节范围较大时存在相位丢失问题，并不能实现相位调节。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种在相位不丢失的状态下实现相位调节的射频信号源。

本发明所述的具有相位调节功能的射频信号源包括：一个控制单元、一个DDS信号源、一个倍频单元、一个分频单元、一个输入单元；

所述输入单元，用于产生一个目标频率值和一个目标相位值；

所述控制单元，用于根据所述目标频率值确定所述倍频单元的倍频比和所述分频单元的分频比，并产生与所述目标频率值对应的频率控制字；

所述控制单元，还用于根据当前相位值，产生与所述当前相位值对应的相位控制字；

所述DDS信号源，用于根据所述控制单元产生的所述频率控制字和所述相位控制字产生输出信号；

所述倍频单元，用于根据所述倍频比倍频所述DDS信号源输出的信号；

所述分频单元，用于根据所述分频比分频所述倍频单元输出的信号；

当所述输入单元产生的所述目标相位值与所述当前相位值之间的跨度值大于一个阈值时，所述控制单元根据所述当前相位值和所述目标相位值产生由所述当前相位值对应的相位控制字向所述目标相位值对应的相位控制字依序跳变的多个相位控制字；

所述DDS信号源根据所述频率控制字和所述控制单元产生的所述依序跳变的多个相位控制字依序产生所述输出信号。

具体工作时，所述射频信号源开机后或者在某一固定状态下具有一个默认频率值和相位值，当用户需要改变相位值和/或频率值时，用户通过输入单元产生所述目标相位值和/或目标频率值，所述控制单元则可以根据目标频率值来计算得到所述倍频比和分频比，并产生与所述目标频率值对应的频率控制字配置给所述DDS信号源，所述控制单元还可以根据当前相位值计算得到对应的相位控制字，并且当所述目标相位值与当前相位值之间的跨度值大于一个阈值时，所述控制单元则产生多个依序跳变的相位控制字并发送给所述DDS信号源，所述DDS信号源根据所接收到的频率控制字和多个相位控制字依序产生输出信号输出，并且最终产生的信号的相位值是目标相位值，所述倍频单元则根据倍频比将输入的信号进行倍频处理，所述分频单元根据分频比将输入的信号进行分频处理，并最终作为整个相位调节部分的输出信号输出给下一级处理单元，而由于在进行相位调节时对相位变化的跨度值进行了分步，进而使得每一步的相位调节均是一个相对小的调节，所述分频单元可以识别所述分步的相位变化，进而使得整个射频信号源的相位调节没有丢失相位，进而可以很好的实现各种范围的相位调节。

作为一个举例说明，本发明所述的具有相位调节功能的射频信号源中，当所述分频单元的分频比大于等于2时，所述阈值的取值小于180°与所述分频比的比值，所述控制单元产生的所述依序跳变的多个相位控制字的每次跳变值小于2^L-1与所述倍频比的比值，其中L为所述频率控制字的位数。

作为一个举例说明，本发明所述的具有相位调节功能的射频信号源中，当所述分频单元的分频比大于等于2时，所述阈值的取值为90°与所述分频比的比值，所述控制单元产生的所述依序跳变的多个相位控制字的每次跳变值小于等于2^L-2与所述倍频比的比值，其中L为所述频率控制字的位数。

作为一个举例说明，本发明所述的具有相位调节功能的射频信号源中，当所述分频单元的分频比大于等于2，且所述阈值的取值为90°与所述分频比的比值时，所述控制单元产生的所述依序跳变的多个相位控制字的跳变次数为n次，其中前n-1次的跳变值均为2^L-2与所述倍频比的比值，其中n的取值为:其中[]是取整符号。

作为一个举例说明，本发明所述的具有相位调节功能的射频信号源中，当所述分频单元的分频比为1时，所述阈值的取值小于等于所述倍频比与360°的乘积，所述控制单元产生的所述依序跳变的多个相位控制字的每次跳变值小于等于其中L为所述频率控制字的位数。

作为一个举例说明，本发明所述的具有相位调节功能的射频信号源中，当所述分频单元的分频比为1时，所述阈值的取值等于所述倍频比与360°的乘积，所述控制单元产生的所述依序跳变的多个相位控制字的跳变次数为n次，其中前n-1次的跳变值为其中n的取值为：

其中[]是取整符号。

作为一个举例说明，本发明所述的具有相位调节功能的射频信号源中，所述控制单元产生的所述依序跳变的多个相位控制字的每次跳变值为所述相位控制字的最小跳变值。

作为一个举例说明，本发明所述的具有相位调节功能的射频信号源中，当所述目标相位值大于所述当前相位值时，所述控制单元产生的所述依序跳变的多个相位控制字依序变大；当所述目标相位值小于所述当前相位值时，所述控制单元产生的所述依序跳变的多个相位控制字依序变小。

作为一个举例说明，本发明所述的具有相位调节功能的射频信号源中，当所述目标相位值大于所述当前相位值时，所述控制单元产生的所述依序跳变的多个相位控制字依序变小；当所述目标相位值小于所述当前相位值时，所述控制单元产生的所述依序跳变的多个相位控制字依序变大。

作为一个举例说明，本发明所述的具有相位调节功能的射频信号源中，所述倍频单元由锁相环构成。

本发明所述的具有相位调节功能的射频信号源可以实现任意范围的相位调节，且不会丢失相位，也不需要增加任何硬件设备。

附图说明

图1是本发明现有技术中的射频信号源100的电路原理图；

图2是本发明现有技术中的射频信号源100相位调节示意图；

图3是本发明的射频信号源200的电路原理图；

图4本发明的射频信号源200的相位调节示意图；

图5是本发明的射频信号源200的一种测量实施例的示意图；

图6是图5中的测量实施例的测量结果示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参考附图3，示出了一种射频信号源200，包括输入单元201、控制单元202、DDS信号源203、倍频单元204、分频单元205；

所述输入单元201用于根据用户设置产生一个目标频率值f_m和一个目标相位值Ф_m；

所述控制单元202用于根据所述目标频率值f_m确定所述倍频单元204的倍频比N和所述分频单元205的分频比M，并产生与所述目标频率值f_m对应的频率控制字；还根据当前相位值Ф₀产生与之对应的相位控制字；

所述DDS信号源203用于根据所述控制单元202产生的所述频率控制字和相位控制字产生输出信号；

所述倍频单元204用于根据所述倍频比N倍频所述DDS信号源203输出的信号；

所述分频单元205用于根据所述分频比M分频所述倍频单元204输出的信号；

当所述输入单元201产生的所述目标相位值Ф_m与所述当前相位值Ф₀之间的跨度值ΔФ大于一个阈值H时，所述控制单元202根据所述当前相位值Ф₀和所述目标相位值Ф_m产生由所述当前相位值Ф₀对应的相位控制字向所述目标相位值Ф_m对应的相位控制字依序跳变的多个相位控制字；所述DDS信号源203根据所述频率控制字和所述控制单元202产生的所述依序跳变的多个相位控制字依序产生所述输出信号。

本实施例中，所述射频信号源200在用户设置目标相位之前具有一个默认状态，该默认状态可以是开机自启动后自动设置的状态，也可以是用户进行了某种测量后的稳定状态，此时所述射频信号源200具有一个当前频率值和当前相位值Ф₀，即此时所述控制单元202会产生一个默认的频率控制字和一个默认的相位控制字发送给所述DDS信号源203，所述DDS信号源203根据接收到的默认的频率控制字和相位控制字产生输出信号，并经过所述倍频单元204根据默认的倍频比进行倍频、再经过所述分频单元205根据默认的分频比进行分频，进而输出；当用户设置了所述目标频率值f_m和目标相位值Ф_m时，所述控制单元202根据所述目标频率值f_m计算出对应的频率控制字Fw、倍频比N和分频比M，且所述控制单元202根据所述目标相位值Ф_m可以确定目标相位值和当前相位值Ф₀之间的跨度值ΔФ，当所述跨度值ΔФ大于一个设定的阈值时，所述射频信号源200并不直接进行相位调节，而是进行分步调节，即所述控制单元202产生由所述当前相位值Ф₀对应的相位控制字向目标相位值Ф_m对应的相位控制字依序跳变的多个相位控制字，使得所述DDS信号源203依序产生的输出信号的相位是对应于所述多个相位控制字跳变的，最终通过使得所述DDS信号源203输出的信号的相位对应于目标相位值Ф_m，然后再依次输出给所述倍频单元204和分频单元205，由于整个信号链路中每次相位变化的值是整个跨度值ΔФ的一部分，因此可以满足所述分频单元205的计数器的需求，实现相位调节，而并不丢失相位。

作为说明，所述输入单元201是用来产生目标频率值和目标相位值的，它可以是由键盘实现，也可以是触摸屏来实现，还可以是通过上位机发送命令来实现，等等。

作为说明，所述控制单元202可以采用DSP芯片实现，也可以采用FPGA芯片实现，还可以采用ARM单片机实现，等等。

作为说明，所述DDS信号源203可以是市场上所公开的各种DDS信号源，比如所述DDS信号源203可以与所述控制单元202共同采用统一FPGA芯片实现，由于该技术是十分成熟的现有技术，本发明不再赘述。

作为说明，所述倍频单元204可以采用锁相环实现，锁相环实际上也是一个倍频器，其倍频比一般可以认为是其反馈分频器的分频比值；当然所述倍频单元204也可以由倍频器或倍频电路实现。

作为说明，所述分频单元205采用现有分频器实现，且一般均是整数分频器，其内部的计数器受输入信号的上升沿或下降沿驱动，进行计数分频。

作为一种变形，所述分频单元205也可以是由分频器链路、倍频器链路、直通链路等共同组成，当需要选择分频器链路时，所述控制单元202可以确定分频器链路的分频比M，当需要选择倍频器链路或直通链路时，分频比M可以看做是1，即此时的分频单元205并不会影响所述射频信号源200的相位调节范围。

结合参考附图3，所述控制单元202产生频率控制字Fw和相位控制字Pw，所述DDS信号源203依据一个参考频率f_s和频率控制字Fw、相位控制字Pw产生频率为f、相位为Ф的输出信号S1，信号S1经过所述倍频单元204的倍频后输出信号S2，信号S2的频率为f_d、相位为Ф_d，信号S2再经过所述分频单元205分频后输出信号S3，信号S3的频率为f_out、相位为Ф_out，所述信号S3即为用户需求的信号，因此理论上f_out=f_m，Ф_out=Ф_m。且设所述控制单元202发送给所述DDS信号源的频率控制字和相位控制字的字长都是L位（例如采用48位）。

我们可以计算得到DDS信号源203输出的信号S1的频率和相位值：

$f=\frac{\mathrm{Fw}}{2^L}\·f_s$

$\mathrm{\φ}=\frac{2\mathrm{\πPw}}{2^L}$

由于经过N倍频后的信号的频率和相位都增加N倍，因此进一步计算得到所述倍频单元204倍频N倍后的信号S2的频率和相位值：

$f_d=\frac{\mathrm{Fw}}{2^L}\·N\·f_s$

${\mathrm{\φ}}_d=\frac{2\mathrm{\πPw}}{2^L}\·N$

由于经过M分频后的信号的频率和相位都减小M倍，因此进一步计算得到所述分频单元205分频M倍后的信号S3的频率和相位值：

$f_{\mathrm{out}}=\frac{\mathrm{Fw}}{2^L}\·\frac{N}{M}\·f_s$

${\mathrm{\φ}}_{\mathrm{out}}=\frac{2\mathrm{\πPw}}{2^L}\·\frac{N}{M}$

因此用户需要所述射频信号源200输出的信号的目标频率值为f_m、目标相位值为Ф_m时，f_out=f_m，Ф_out=Ф_m。

因此可以看到：理论上，在需要改变输出信号S3的相位时，只需要修改所述控制单元202发送给所述DDS信号源203的相位控制字Pw即可。

上面我们已经论述了分频器是由循环计数器实现的，其计数的数值变化需要输入信号的上升沿或下降沿驱动，因此当输入信号的相位突变超过360°（即输入信号的一个周期）时，循环计数器并不能识别其中的相位变化，导致相位丢失。因此在360°范围（即一个周期）中，输入信号的相位超前或滞后180°范围内是可以判断的，故需要输入给所述分频单元205的信号S2的相位突变不能超过180°，即Ф_d<180°（即），即可实现分频器相位不丢失而正常输出信号。

因此可以计算得到所述控制单元202输出给所述DDS信号源203的相位控制字Pw的每次步进值ΔPw的范围：

$\mathrm{\&Delta;Pw}<\frac{2^{L-1}}{N}$

因此，所述控制单元202在根据所述目标相位值Ф_m产生相位控制字、且根据所述目标相位值Ф_m和当前相位值Ф₀相位控制字的突变范围大于上述ΔPw允许的最大值时，可以以小于所述ΔPw允许的最大值的某一相位控制字的跳变幅度产生多个依序跳变的相位控制字，此时所述DDS信号源203、倍频单元204、分频单元205即可正常处理该信号，而不会出现相位丢失情况。

作为一种举例说明，当所述控制单元202根据目标频率值f_m确定的分频单元205的分频比M大于等于2（即其中的分频器正常分频工作）时，所述阈值H的取值为：取信号S2的相位值为：Ф_d=90°，计算得到相位控制字Pw允许的每次最大步进值为：由于目标相位值Ф_m相对于当前相位值Ф₀需要改变ΔФ，因此相位控制字的总的变化值为：此时就需要所述控制单元202产生依序跳变的多个相位控制字Pw，设总的跳变次数为n次，那么前n-1此的跳变值Pwn均可以为：n的取值为：其中[]是取整符号，那么第n次的跳变值就是Pwz减去n-1个Pwn得到的值（为）。

作为一种变形，当所述控制单元202根据目标频率值f_m确定的分频单元205的分频比M大于等于2（即其中的分频器正常分频工作）时，所述阈值H的取值可以大于只需要小于即可，此时所述控制单元202产生的所述依序跳变的多个相位控制字的每次跳变值（即ΔPw）

作为一种变形，信号S2的相位值Ф_d可以不是90°，而采用45°、135°等其他取值。

作为一种变形，当所述控制单元202根据目标频率值f_m确定的分频单元205的分频比M大于等于2（即其中的分频器正常分频工作），所述阈值H的取值为：时，设控制单元202产生的相位控制字的总的跳变次数为n次，那么前n-1此的跳变值Pwn也可以不均是可以是小于该数值的任意值，此时跳变次数n会增加。

作为一种变形，当所述控制单元202根据目标频率值f_m确定的分频单元205的分频比M大于等于2（即其中的分频器正常分频工作）时，所述控制单元202根据目标相位值Ф_m和当前相位值Ф₀产生需要跳变的多个相位控制字时，每次所述相位控制字的跳变值可以均不相等，只要每次跳变值小于允许的最大值即可。

作为一个举例说明，当根据所述目标相位值Ф_m和当前相位值Ф₀相位控制字的突变范围小于上述ΔPw允许的最大值（即所述输入单元202产生的所述目标相位值Ф_m与所述当前相位值Ф₀之间的跨度值小于所述阈值H）时，控制单元202可以直接产生与所述目标相位值Ф_m对应的相位控制字，而不需要产生由所述当前相位值Ф₀对应的相位控制字向所述目标相位值Ф_m对应的相位控制字依序跳变的多个相位控制字。

作为一种变形，当根据所述目标相位值Ф_m和当前相位值Ф₀相位控制字的突变范围小于上述ΔPw允许的最大值（即所述输入单元202产生的所述目标相位值Ф_m与所述当前相位值Ф₀之间的跨度值小于所述阈值H）时，控制单元202也可以产生由所述当前相位值Ф₀对应的相位控制字向所述目标相位值Ф_m对应的相位控制字依序跳变的多个相位控制字，即此时也进行相位多次跳变。

作为一种举例说明，当所述控制单元202根据目标频率值f_m确定的所述分频单元的分频比为1时（即此时不需要分频器工作，可以直通链路工作、也可以倍频器工作、也可以分频比不分频），所述阈值H的取值可以为：H=N*360°，即所述输入单元201产生的目标相位值Ф_m与当前相位值Ф₀之间的跨度值ΔФ>N*360°，此时所述控制单元202也需要产生多个依序跳变的相位控制字，设跳变次数为n次，那么可以计算得到前n-1次的相位控制字的跳变值其中n的取值为其中[]是取整符号。

作为一种变形，当所述控制单元202根据目标频率值f_m确定的所述分频单元的分频比为1时（即此时不需要分频器工作，可以直通链路工作、也可以倍频器工作、也可以分频比不分频）时，所述阈值H的取值可以不是：H=N*360°，可以是任何小于N*360°的值，此时均可以实现不丢失相位而进行相位调节。

作为一种变形，当所述控制单元202根据目标频率值f_m确定的所述分频单元的分频比为1（即此时不需要分频器工作，可以直通链路工作、也可以倍频器工作、也可以分频比不分频），且所述阈值H的取值为：H=N*360°^时，即所述输入单元201产生的目标相位值Ф_m与当前相位值Ф₀之间的跨度值ΔФ>N*360°，此时所述控制单元202也需要产生多个依序跳变的相位控制字，设跳变次数为n次，那么前n-1次的跳变值并不需要均为跳变值Pwn可以是任何小于的值，此时跳变次数n的值会增加。

作为一种变形，所述输入单元201产生的目标相位值Ф_m与当前相位值Ф₀之间的跨度值ΔФ>阈值H，控制单元202需要产生多个依序跳变的相位控制字时，并不需要相位控制字每次的跳变值均相等，可以是任何小于允许的最大值的值。

作为一种举例说明，当所述控制单元202根据目标频率值f_m确定的所述分频单元的分频比为1时（即此时不需要分频器工作，可以直通链路工作、也可以倍频器工作、也可以分频器不分频），且所述目标相位值Ф_m与当前相位值Ф₀之间的跨度值小于阈值H时，控制单元202可以直接产生对应的相位控制字配置给所述DDS信号源203，DDS信号源203直接对应输出信号，实现相位调节。

作为一种变形，当所述控制单元202根据目标频率值f_m确定的所述分频单元的分频比为1时（即此时不需要分频器工作，可以直通链路工作、也可以倍频器工作、也可以分频器不分频），且所述目标相位值Ф_m与当前相位值Ф₀之间的跨度值小于阈值H时，控制单元202也可以产生多个依序跳变的相位控制字，进而分步调节相位。

作为又一种举例说明，当所述输入单元201产生的所述目标相位值Ф_m与所述当前相位值Ф₀之间的跨度值大于所述阈值H（阈值H可以任意设置）时，所述控制单元202可以依据所述DDS信号源允许的最小相位控制字的跳变值来产生一系列的相位控制字Pw，所述DDS信号源根据每次接收到的相位控制字依序产生输出信号，直到最终产生与目标相位值Ф_m对应的输出信号，此时由于相位控制字是按照其最小跳变值进行跳变，肯定会符合整个射频信号源的每一个器件（包括分频器）的要求，因而不会产生相位丢失。

作为一种变形，所述阈值H可以设置为最小值（比如0°），即每次进行相位调节时，不论所述目标相位值Ф_m与所述当前相位值Ф₀之间的跨度值是多少，均按照设备允许的相位控制字的最小跳变值进行跳变，依次产生逐渐变化的相位控制字（DDS信号源203对应产生依序变化的输出信号），直到产生与所述目标相位值Ф_m对应的相位控制字，DDS信号源203最终输出的信号是符合用户需求的信号，且不会产生相位丢失。

作为一种举例说明，当所述目标相位值大于所述当前相位值时，所述控制单元产生的所述依序跳变的多个相位控制字依序变大；当所述目标相位值小于所述当前相位值时，所述控制单元产生的所述依序跳变的多个相位控制字依序变小。

作为一种变形，当所述目标相位值大于所述当前相位值时，所述控制单元产生的所述依序跳变的多个相位控制字依序变小；当所述目标相位值小于所述当前相位值时，所述控制单元产生的所述依序跳变的多个相位控制字依序变大。

上述两种跳变方式均可以实现相位跳变，使得所述DDS信号源203输出的信号最终为与目标相位值Ф_m对应的信号。

作为说明，作为本领域技术人员所公知，在数学上π=180°。

具体工作时，参考附图4，射频信号源200的当前相位值为0°，当前频率值为f₀，假设目标频率值也为f₀，即频率不变，目标相位值Ф_m为ΔФ，且所述阈值H已经设置完成，需要进行分步调节。所述控制单元202在接收到输入单元201输入的目标频率值f₀和目标相位值Ф_m后（此时控制单元202已知当前相位值Ф₀），会进行计算，获得倍频比N、分频比M值，并且计算获得相位控制字，一旦得到ΔФ大于阈值H，那么就需要进行分步调节。控制单元202就需要产生多个相位控制字，此时DDS信号源203依次根据每一个相位控制字依序输出信号，图4就示出了相位进行多次调节的示意图，其中横坐标是时间t，纵坐标是相位Ф，当某一线段在该坐标中的斜率相等时表示射频信号源100的频率相等，当某些线段或其延长线与纵坐标的交点相同表示相位相等，例如图4中存在9条线段X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9，本实施例是认为Ф_m-Ф₀=ΔФ，因此整个信号是由线段X1、X2、X3、X4、X5构成：

对于线段X1，即0-t0之间的时间段内的信号的频率是f₀、相位是0；

t0时刻信号的相位进行了突变：由0增加了ΔФ₀，即此时控制单元202产生的相位控制字由当前相位控制字变化为ΔФ₀对应的相位控制字Pw1；

对于线段X2，即t0-t1之间的时间段内DDS信号源203输出的信号的频率是f₀、相位是ΔФ₀；

t1时刻信号的相位再次进行了突变：由ΔФ₀增加了ΔФ₁，变为ΔФ₀+ΔФ₁，即此时控制单元202产生的相位控制字是ΔФ₀+ΔФ₁对应的相位控制字Pw2；

对于线段X3，即t1-t2之间的时间段内DDS信号源203输出的信号的频率是f₀、相位是ΔФ₀+ΔФ₁；

t2时刻信号的相位再次进行突变：由ΔФ₀+ΔФ₁增加了ΔФ₂，变为ΔФ₀+ΔФ₁+ΔФ₂，即此时控制单元202产生的相位控制字是ΔФ₀+ΔФ₁+ΔФ₂对应的相位控制字Pw3；

对于线段X4，即t2-t3之间的时间段内DDS信号源203输出的信号的频率是f₀、相位是ΔФ₀+ΔФ₁+ΔФ₂；

t3时刻信号的相位再次进行了突变：由ΔФ₀+ΔФ₁+ΔФ₂增加了ΔФ₃，变化为ΔФ₀+ΔФ₁+ΔФ₂+ΔФ₃；

对于线段X5，即t3以后的时间内DDS信号源203输出的信号的频率是f₀、相位是ΔФ₀+ΔФ₁+ΔФ₂+ΔФ₃；

最终Ф_m-Ф₀=ΔФ=ΔФ₀+ΔФ₁+ΔФ₂+ΔФ₃，即射频信号源200输出的信号的相位经过了4次突变最终实现输出的信号的相位为目标相位值Ф_m，完成了此次相位调节。

如果目标相位值Ф_m小于当前相位值Ф₀，就需要采用类似线段X6、X7、X8、X9这种依次减小的调节方式实现相位调节。

为了更清楚的说明整个相位跳变过程，我们进一步给出一个具体测量的实施例，来说明相位跳变的过程：

结合参考附图5，附图5示出了射频信号源200的一种测量实施例，包括射频信号源200、射频信号源300、频谱分析仪400，射频信号源200和射频信号源300通过一个转接器进行叠加并输出信号给所述频谱分析仪400，其中射频信号源200和300输出同频率同幅度的相同信号。

假设射频信号源200输出的信号幅度为V₁，V₁=V_mcos（ωt），射频信号源300输出的信号幅度为V₂，V₂=V_mcos（ωt+φ），那么转接器叠加后的信号幅度为V：

V=V₁+V₂=2V_mcos（φ/2)cos(ωt+φ/2)

其中：V_m是常数，ω是常量，t是时间，φ是相位。

因此，最终通过频谱分析仪400测量得到的信号幅度为2V_mcos（φ/2)。这显示出两个射频信号源200、300之间的相位差转换为幅度差，最后可以得到相位与幅度之间的固定的关联关系，即通过测量最终叠加信号的附图即可得到其中一个信号的相位变化趋势。

例如，我们设两个射频信号源200、300的频率均为25MHz，初始相位为180°，射频信号源200的相位将从180°跳变为0°，需要进行多次跳变，而射频信号源300各项参数保持不变，从频谱分析仪400可以测量得到如附图6所示的附图，附图6示出了该实施例的测量结果。

附图6中，曲线X10清楚的表示出了射频信号源200的相位（附图6中的幅度）调节过程，曲线X10上很明显存在多个跳跃阶段，对应射频信号源200在此过程（射频信号源200的相位从180°跳变为0°）中相位进行了多次跳变，并且每次跳变控制单元202均产生对应的相位控制字，使得DDS信号源203均输出对应的射频信号给后续电路，使得射频信号源200最终输出依序跳变的一组信号，最终完成相位调节过程。

当然，由于在射频信号源200中，频率和相位也具有对应的关联关系，因此通过调节频率而改变相位也是一种相位调节方式，基本可以实现相位连续调节，但是这种通过调节频率而改变相位的方式较为复杂、调节速度很慢、对射频信号源200的控制时序要求特别高，采用两个射频信号源叠加在一起被频谱分析仪测量的上述方案也可以测量该方案，例如附图6中的曲线X11示出了该种方案的调节效果，可以明显看出该种方案实现同样的相位调节费时很多，是本发明方案的两倍还多，本发明不再过多赘述。

通过上面的论述可以看出，本发明的射频信号源通过对目标相位值和当前相位值的判断来选择分步进行相位调节，即可快速实现各种范围的相位调节，又不会丢失相位，适用于各种射频信号源的相位调节功能。

以上具体实施方式仅用于说明本发明，而非用于限定本发明，本领域一般技术人根据上述设计思想所作任何不具有创造性的创造，均应视为在本专利的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有相位调节功能的射频信号源，包括一个控制单元、一个DDS信号源、一个倍频单元、一个分频单元、一个输入单元；

所述输入单元，用于产生一个目标频率值和一个目标相位值；

所述控制单元，用于根据所述目标频率值确定所述倍频单元的倍频比和所述分频单元的分频比，并产生与所述目标频率值对应的频率控制字；

所述控制单元，还用于根据当前相位值，产生与所述当前相位值对应的相位控制字；

所述DDS信号源，用于根据所述控制单元产生的所述频率控制字和所述相位控制字产生输出信号；

所述倍频单元，用于根据所述倍频比倍频所述DDS信号源输出的信号；

所述分频单元，用于根据所述分频比分频所述倍频单元输出的信号；

其特征在于：

当所述输入单元产生的所述目标相位值与所述当前相位值之间的跨度值大于一个阈值时，所述控制单元根据所述当前相位值和所述目标相位值产生由所述当前相位值对应的相位控制字向所述目标相位值对应的相位控制字依序跳变的多个相位控制字；

所述DDS信号源根据所述频率控制字和所述控制单元产生的所述依序跳变的多个相位控制字依序产生所述输出信号。

2.根据权利要求1所述的具有相位调节功能的射频信号源，其特征在于：

当所述分频单元的分频比大于等于2时，所述阈值的取值小于180°与所述分频比的比值，

所述控制单元产生的所述依序跳变的多个相位控制字的每次跳变值小于2^L-1与所述倍频比的比值，其中L为所述频率控制字的位数。

3.根据权利要求2所述的具有相位调节功能的射频信号源，其特征在于：

当所述分频单元的分频比大于等于2时，所述阈值的取值为90°与所述分频比的比值，

所述控制单元产生的所述依序跳变的多个相位控制字的每次跳变值小于等于2^L-2与所述倍频比的比值，其中L为所述频率控制字的位数。

4.根据权利要求3所述的具有相位调节功能的射频信号源，其特征在于：

当所述分频单元的分频比大于等于2，且所述阈值的取值为90°与所述分频比的比值时，

所述控制单元产生的所述依序跳变的多个相位控制字的跳变次数为n次，其中前n-1次的跳变值均为2^L-2与所述倍频比的比值，其中n的取值为:其中[]是取整符号。

5.根据权利要求1所述的具有相位调节功能的射频信号源，其特征在于：

当所述分频单元的分频比为1时，所述阈值的取值小于等于所述倍频比与360°的乘积，

所述控制单元产生的所述依序跳变的多个相位控制字的每次跳变值小于等于其中L为所述频率控制字的位数。

6.根据权利要求5所述的具有相位调节功能的射频信号源，其特征在于：

当所述分频单元的分频比为1时，所述阈值的取值等于所述倍频比与360°的乘积，

所述控制单元产生的所述依序跳变的多个相位控制字的跳变次数为n次，其中前n-1次的跳变值为其中n的取值为：

其中[]是取整符号。

7.根据权利要求1所述的具有相位调节功能的射频信号源，其特征在于：

所述控制单元产生的所述依序跳变的多个相位控制字的每次跳变值为所述相位控制字的最小跳变值。

8.根据权利要求4或6或7所述的具有相位调节功能的射频信号源，其特征在于：

当所述目标相位值大于所述当前相位值时，所述控制单元产生的所述依序跳变的多个相位控制字依序变大；

当所述目标相位值小于所述当前相位值时，所述控制单元产生的所述依序跳变的多个相位控制字依序变小。

9.根据权利要求4或6或7所述的具有相位调节功能的射频信号源，其特征在于：

当所述目标相位值大于所述当前相位值时，所述控制单元产生的所述依序跳变的多个相位控制字依序变小；

当所述目标相位值小于所述当前相位值时，所述控制单元产生的所述依序跳变的多个相位控制字依序变大。

10.根据权利要求1所述的具有相位调节功能的射频信号源，其特征在于：

所述倍频单元由锁相环构成。