CN104660257A - 一种l波段频率合成器电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种L波段频率合成器电路，用于塔康地面台、DME设备上。本设计包括锁相环电路、环路滤波器、电压控制振荡器、置频控制电路和参考频率源电路，置频控制电路和参考频率源电路分别连接锁相环电路，锁相环电路连接环路滤波器，环路滤波器连接电压控制振荡器，电压控制振荡器连接锁相环电路。通过采取以上改进的电路设计方案，最终设计出技术先进、工作稳定、性能可靠、体积小、功耗低的L波段频率合成器电路，从而解决了现有电路稳定性差、调试困难、相噪指标差等问题，满足了塔康、DME设备工作频段宽的需求。同时缩减了电路的大小，降低了成本。
Description
技术领域
本发明涉及电子数字通信系统，特别涉及一种L波段频率合成器电路，用于塔康地面台、DME设备上。
背景技术
现代通信系统中，对设备的频率稳定度和准确度都要求很高。对于宽频带工作的通信系统，不但要求高的频率稳定度和准确度，而且要求其能方便、快速的变化频率。塔康、DME（距离测量设备）设备的工作频段宽，需要满足这些要求。
现有的L波段频率合成器电路由于技术和元器件的限制，存在以下问题：1、采用分离元件搭建的电压控制振荡器（以下简称VCO），导致输出频率不稳定，相位噪声较大。2、使用有源的环路滤波器，引入了噪声，加大了相位噪声。3、控制信号使用并行信号模式，控制复杂。4、采用独立的分频器和鉴相器，电路组成复杂。由于以上问题，导致L波段频率合成器电路工作不稳定、性能不可靠，不能满足塔康、DME设备工作频段宽的需求，同时还存在成本高、功耗大等问题。如何解决这个问题就成为了本领域的技术人员所要研究和解决的课题。
发明内容
本发明的目的就是为克服现有技术的不足，针对现有电路相位噪声大、电路组成复杂等问题，提供一种L波段频率合成器电路的设计方案：1、通过选用集成VCO芯片，输出频率相位噪声大大减小，频率输出稳定度提高，同时减小了电路复杂程度。2、改用无源环路滤波器，调整环路滤波器的环路带宽，使锁相速度提高。3、选用新型的PLL芯片，该芯片集成了分频器和鉴相器，减小了电路规模，同时该芯片使用三位串行控制信号，减小了控制复杂度。
本发明是通过这样的技术方案实现的：一种L波段频率合成器电路，其特征在于：包括锁相环电路、环路滤波器、电压控制振荡器、置频控制电路和参考频率源电路，置频控制电路和参考频率源电路分别连接锁相环电路，锁相环电路连接环路滤波器，环路滤波器连接电压控制振荡器，电压控制振荡器连接锁相环电路。
本发明的有益效果是：通过采取以上改进的电路设计方案，最终设计出技术先进、工作稳定、性能可靠、体积小、功耗低的L波段频率合成器电路，从而解决了现有电路稳定性差、调试困难、相噪指标差等问题，满足了塔康、DME设备工作频段宽的需求。同时缩减了电路的大小，降低了成本。
附图说明
图1为本发明频率合成器电路连接框图；
图2为图1中参考频率源电路原理图；
图3为图1中置频控制电路原理图；
图4位图1中锁相环电路、环路滤波器和电压控制振荡器原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明：
如图1所示，一种L波段频率合成器电路包括锁相环电路（PLL）、环路滤波器、电压控制振荡器（VCO）、置频控制电路和参考频率源电路，置频控制电路和参考频率源电路分别连接锁相环电路，锁相环电路连接环路滤波器，环路滤波器连接电压控制振荡器，电压控制振荡器连接锁相环电路。
本电路利用一个参考频率源，通过谐波发生器混频和分频产生大量的频率组合，然后用锁相环把VCO的频率锁定在某一频率上，由VCO间接产生所需频率。
如图2所示，本发明的参考频率源电路采用一个有源晶体振荡器Y1，电阻R1的一端与电容C2的一端、电容C3的一端以及有源晶体振荡器Y1的4脚连接后接+3.3V电源，电容C2的另一端与电容C3的另一端连接后接地，电阻R1的另一端连接电阻R2的一端以及有源晶体振荡器Y1的1脚，电阻R2的另一端接地，有源晶体振荡器Y1的3脚连接电容C1的一端和电容C4的一端，电容C1的另一端接地，电容C4的另一端连接电感L1的一端，电感L1的另一端为参考频率输出端，有源晶体振荡器Y1的2脚接地。
参考频率源电路采用有源晶体振荡器，输出频率为10MHz，输出的波形为正弦波。
如图3所示，本发明的置频控制电路采用一个LPC1114 ARM芯片D1，ARM芯片D1的4脚连接电阻R3的一端和电解电容C5的负端，同时又通过轻触开关S1与电解电容C5的正端连接后接+5V电源，电阻R3的另一端接地；晶振G1的两端分别连接ARM芯片D1的14脚、15脚以及电容C6的一端、电容C7的一端，电容C6的另一端和电容C7的另一端连接后接地；ARM芯片D1的16脚、17脚分别接地；ARM芯片D1的29脚、38脚分别接+5V电源；ARM芯片D1的44脚、43脚和42脚分别连到接插件P2的1脚、2脚和3脚。
采用ARM芯片管脚的三个I/O通信接口进行控制锁相环电路，输出信号为三位的串行控制信号。
置频控制电路采用LPC1114 ARM芯片管脚的三个I/O通信接口进行控制锁相环电路，输出信号为三位的串行控制信号。
如图4所示，本发明的锁相环电路采用一个ADF4113 PLL芯片D2，环路滤波器采用无源的电阻和电容，电压控制振荡器采用一个ROS-1250W-119+集成芯片V1，PLL芯片D2的5脚通过电容C15接地；PLL芯片D2的8脚通过电容C17连接电阻R11的一端和电容C22的一端，电容C22的另一端为参考频率输入端，电阻R11的另一端接地；PLL芯片D2的13脚分别连接电阻R13的一端和电阻R16的一端，PLL芯片D2的12脚分别连接电阻R14的一端和电阻R17的一端，PLL芯片D2的11脚分别连接电阻R15的一端和电阻R18的一端，PLL芯片D2的10脚接+3.3V电源，电阻R13的另一端、电阻R14的另一端和电阻R15的另一端分别连到接插件P1的3脚、2脚和1脚，电阻R16的另一端、电阻R17的另一端和电阻R18的另一端分别接地；PLL芯片D2的3脚、4脚和9脚连接后接地；PLL芯片D2的1脚通过电阻R12接地；PLL芯片D2的2脚连接电容C19的一端、电阻R10的一端和电阻R6的一端，电阻R10的另一端通过电容C23接地；电阻R6的另一端连接电容C18的一端和电阻R7的一端，电阻R7的另一端连接电容C20的一端和集成芯片V1的2脚，电容C19的另一端、电容C18的另一端和电容C20的另一端分别接地；集成芯片V1的1脚、3脚和4脚连接后接地，集成芯片V1的14脚与电容C24的一端和电容C25的一端连接后接+5V电源；集成芯片V1的10脚通过电容C21连接电阻R8的一端，电阻R8的另一端连接电阻R5的一端和电阻R9的一端，电阻R9的另一端连接电容C16的一端，电容C16的另一端为频率输出端；电阻R5的另一端连接电阻R4的一端和电容C14的一端，电容C14的另一端连接至PLL芯片D2的6脚，电阻R4的另一端接地；PLL芯片D2的7脚和15脚分别与电容C11的一端、电容C12的一端以及电容C8的一端、电容C9的一端连接后同时接+3.3V电源；PLL芯片D2的16脚与电容C13的一端和电容C10的一端连接后接+5V电源；电容C11的另一端、电容C12的另一端、电容C8的另一端、电容C9的另一端、电容C13的另一端和电容C10的另一端分别接地。
锁相环电路主要由PLL芯片ADF4113组成，芯片内有集成的分频器和鉴相器，环路滤波器采用无源的电阻和电容组成，电压控制振荡器采用集成芯片ROS-1250W-119+。锁相环电路将参考频率源和输出频率进行比较后输出方波信号，输出给环路滤波器，经环路滤波器滤波以后，变为幅度一定的直流电压信号，控制电压控制振荡器，从而改变输出频率。
本电路的工作流程是：当置频控制信号改变时，锁相环电路输出信号改变，随之环路滤波器输出的直流电压也改变，控制VCO输出频率改变。VCO输出频率的变化又影响分频器输出。如此往复，直至频率稳定输出，即为工作所需要的频率。
本电路达到的技术指标如下：
1、输出的频率：920MHz~1213MHz；
2、频率偏差：小于2×10-5；
3、输出信号类型：连续波；
4、相位噪声：小于80dBc；
5、输出信号功率：0±2dBm。
根据上述说明，结合本领域技术可实现本发明的方案。
Claims (4)
1.一种L波段频率合成器电路，其特征在于：包括锁相环电路、环路滤波器、电压控制振荡器、置频控制电路和参考频率源电路，置频控制电路和参考频率源电路分别连接锁相环电路，锁相环电路连接环路滤波器，环路滤波器连接电压控制振荡器，电压控制振荡器连接锁相环电路。
2.根据权利要求1所述的一种L波段频率合成器电路，其特征在于：所述的参考频率源电路采用一个有源晶体振荡器Y1，电阻R1的一端与电容C2的一端、电容C3的一端以及有源晶体振荡器Y1的4脚连接后接+3.3V电源，电容C2的另一端与电容C3的另一端连接后接地，电阻R1的另一端连接电阻R2的一端以及有源晶体振荡器Y1的1脚，电阻R2的另一端接地，有源晶体振荡器Y1的3脚连接电容C1的一端和电容C4的一端，电容C1的另一端接地，电容C4的另一端连接电感L1的一端，电感L1的另一端为参考频率输出端，有源晶体振荡
器Y1的2脚接地。
3.根据权利要求1所述的一种L波段频率合成器电路，其特征在于：所述的置频控制电路采用一个LPC1114 ARM芯片D1，ARM芯片D1的4脚连接电阻R3的一端和电解电容C5的负端，同时又通过轻触开关S1与电解电容C5的正端连接后接+5V电源，电阻R3的另一端接地；晶振G1的两端分别连接ARM芯片D1的14脚、15脚以及电容C6的一端、电容C7的一端，电容C6的另一端和电容C7的另一端连接后接地；ARM芯片D1的16脚、17脚分别接地；ARM芯片D1的29脚、38脚分别接+5V电源；ARM芯片D1的44脚、43脚和42脚分别连到接插件P2的1脚、2脚和3脚。
4.根据权利要求1所述的一种L波段频率合成器电路，其特征在于：所述的锁相环电路采用一个ADF4113 PLL芯片D2，环路滤波器采用无源的电阻和电容，电压控制振荡器采用一个ROS-1250W-119+集成芯片V1，PLL芯片D2的5脚通过电容C15接地；PLL芯片D2的8脚通过电容C17连接电阻R11的一端和电容C22的一端，电容C22的另一端为参考频率输入端，电阻R11的另一端接地；PLL芯片D2的13脚分别连接电阻R13的一端和电阻R16的一端，PLL芯片D2的12脚分别连接电阻R14的一端和电阻R17的一端，PLL芯片D2的11脚分别连接电阻R15的一端和电阻R18的一端，PLL芯片D2的10脚接+3.3V电源，电阻R13的另一端、电阻R14的另一端和电阻R15的另一端分别连到接插件P1的3脚、2脚和1脚，电阻R16的另一端、电阻R17的另一端和电阻R18的另一端分别接地；PLL芯片D2的3脚、4脚和9脚连接后接地；PLL芯片D2的1脚通过电阻R12接地；PLL芯片D2的2脚连接电容C19的一端、电阻R10的一端和电阻R6的一端，电阻R10的另一端通过电容C23接地；电阻R6的另一端连接电容C18的一端和电阻R7的一端，电阻R7的另一端连接电容C20的一端和集成芯片V1的2脚，电容C19的另一端、电容C18的另一端和电容C20的另一端分别接地；集成芯片V1的1脚、3脚和4脚连接后接地，集成芯片V1的14脚与电容C24的一端和电容C25的一端连接后接+5V电源；集成芯片V1的10脚通过电容C21连接电阻R8的一端，电阻R8的另一端连接电阻R5的一端和电阻R9的一端，电阻R9的另一端连接电容C16的一端，电容C16的另一端为频率输出端；电阻R5的另一端连接电阻R4的一端和电容C14的一端，电容C14的另一端连接至PLL芯片D2的6脚，电阻R4的另一端接地；PLL芯片D2的7脚和15脚分别与电容C11的一端、电容C12的一端以及电容C8的一端、电容C9的一端连接后同时接+3.3V电源；PLL芯片D2的16脚与电容C13的一端和电容C10的一端连接后接+5V电源；电容C11的另一端、电容C12的另一端、电容C8的另一端、电容C9的另一端、电容C13的另一端和电容C10的另一端分别接地。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20150527 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |