CN105577172B - 抗震恒温低相噪锁相参考源 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗震恒温低相噪锁相参考源，它涉及通信领域中射频链路的参考源锁相技术。它由滤波器、放大器、倍频器、分路器、数字锁相环电路、脉冲锁相环电路、开关、恒温声表振荡器、耦合器等部件组成。它通过单片机进行数字锁相环电路与脉冲锁相环电路的切换控制，失锁告警。由数字锁相环电路、脉冲锁相环电路、开关和声表振荡器实现抗震低相噪锁相目的。本发明具有抗震、工作温度宽、相位噪声低、杂散低、谐波低、集成化程度高、结构简单、性能稳定可靠等优点，能够在较恶劣环境下正常工作，特别适用于作为机载通信射频链路的锁相参考源。

Description

抗震恒温低相噪锁相参考源
技术领域
本发明涉及通信领域中射频链路的参考源锁相技术，特别适用于作为机载通信射频链路的锁相参考源。
背景技术
机载通信射频链路采用Ku和Ka频段，BUC和BDC如果直接使用终端提供的10MHz参考基准源信号进行锁相，相位噪声指标不能达到系统指标要求。为满足机载要求，射频链路的锁相参考源需具有抗震、工作温度宽、相位噪声低、杂散低、谐波低、集成化程度高、结构简单、性能稳定可靠等特点。目前使用的100MHz锁相恒温晶振不能同时满足抗震、工作温度宽、相位噪声低的要求。
发明内容
本发明的目的在于避免上述背景技术中的不足之处而提供一种能为机载通信射频链路设备，如BUC和BDC，提供参考信号的锁相参考源，本发明能够在较恶劣的环境(-50℃～+70℃)下正常工作，还具有抗震、相位噪声低、杂散低、谐波低、集成化程度高、结构简单、性能稳定可靠等特点。
本发明的目的是这样实现的：一种抗震恒温低相噪锁相参考源，包括滤波器1、第一级放大器2、倍频器3、分路器4、耦合器9和第二级放大器10，其特征在于：还包括数字锁相环电路5、脉冲锁相环电路6、开关7和恒温声表振荡器8；其中滤波器1将接收的外部10MHz参考基准源信号进行滤波，滤波后的10MHz参考基准源信号输出至第一级放大器2；第一级放大器2将滤波后的10MHz参考基准源信号进行饱和放大，输出至倍频器3；倍频器3将放大后的10MHz参考基准源信号倍频至100MHz参考基准源信号，100MHz参考基准源信号输出至分路器4；分路器4将100MHz参考基准源信号分为两路，分别输出至数字锁相环电路5和脉冲锁相环电路6；数字锁相环电路5将100MHz参考基准源信号与由耦合器9输入的300MHz信号进行相位比较得到调谐电压，调谐电压输出至开关7；脉冲锁相环电路6将100MHz参考基准源信号与由耦合器9输入的300MHz信号进行相位比较得到调谐电压，调谐电压输出至开关7；开关7由单片机控制，选择数字锁相环电路5输入的调谐电压或脉冲锁相环电路6输入的调谐电压其中的一路输出至恒温声表振荡器8；恒温声表振荡器8受输入的调谐电压控制，将300MHz信号输出至耦合器9；耦合器9将300MHz信号输出至第二级放大器10；第二级放大器10将300MHz信号进行放大输出；
其中，数字锁相环电路5包括数字鉴相器11和环路滤波器12；其中分路器4将100MHz参考基准源信号输入到数字鉴相器11；耦合器9将300MHz信号输入到数字鉴相器11；数字鉴相器11将100MHz参考基准源信号和300MHz信号进行鉴频鉴相后形成调谐电压，将调谐电压输出至环路滤波器12；环路滤波器12将输入的调谐电压进行滤波，滤波后的调谐电压输出到开关7。
其中，脉冲锁相环电路6包括放大器13、变压器14、脉冲鉴相器15和环路滤波器16；其中分路器4将100MHz参考基准源信号输入到放大器13；放大器13将100MHz参考基准源信号放大，放大后的100MHz参考基准源信号输出到变压器14；变压器14将输入的放大后的100MHz参考基准源信号由单端信号变换为双端差分信号，输出至脉冲鉴相器15；耦合器9将300MHz信号输入到脉冲鉴相器15；脉冲鉴相器15将放大后的100MHz参考基准源信号和300MHz信号进行鉴相后形成调谐电压，将调谐电压输出至环路滤波器16；环路滤波器16将输入的调谐电压进行滤波，滤波后的调谐电压输出到开关7。
本发明与背景技术相比有如下优点：
1.本发明采用脉冲锁相环电路6实现低相噪锁相技术；数字锁相环电路5实现频率预置技术，弥补脉冲锁相环电路6的捕获速度慢和容易错锁的缺点；恒温声表振荡器8实现抗震和工作温度宽的特点；选取300MHz的参考输出频率可以将BUC和BDC的本振鉴相频率提升至75MHz，提高相位噪声指标。
2.本发明集成化程度高，功耗低，调试工作量小，能够在较恶劣的环境温度(-50℃～+70℃)下正常工作。
3.声表振荡器由于自身结构因素，抗震性能优于晶体振荡器。
4.本发明结构紧凑，体积小，成本低，具有推广应用价值。
附图说明
图1是本发明的原理方框图。
图2是本发明数字锁相环电路5的电原理图。
图3是本发明脉冲锁相环电路6的电原理图。
具体实施方式
参照图1至图3，本发明由滤波器1、第一级放大器2、倍频器3、分路器4、开关7、耦合器9、第二级放大器10、数字锁相环电路5、脉冲锁相环电路6和恒温声表振荡器8组成，图1是本发明实施例的电原理方框图，实施例按图1连接线路。其中滤波器1将终端提供的10MHz参考基准源信号进行滤波输出，实施例滤波器1采用市售LC滤波器制作；第一级放大器2将滤波后的10MHz参考信号进行饱和放大，以改善10MHz参考信号的动态范围，实施例第一级放大器2采用市售专用的放大器MSA-0686制作；倍频器3其作用是放大后的10MHz参考信号倍频至100MHz，实施例倍频器3采用中电十三所生产的倍频器HE1002-10/10制作；分路器4将100MHz信号分别提供给数字锁相环电路5和脉冲锁相环电路6,实施例分路器4采用市售专用的二分路器SD-2制作；开关7由单片机控制，选择数字锁相环电路5或者脉冲锁相环电路6产生的调谐电压，输出为恒温声表振荡器8，实现频率预置和低相噪锁定切换功能，实施例开关7采用市售专用的开关TS12A12511DCNR制作；恒温声表振荡器8由调谐电压控制，产生300MHz信号，由于内部增加恒温电路，在较恶劣的环境温度(-50℃～+70℃)下仍能保证稳定工作，实施例恒温声表振荡器8采用中电十三所生产的恒温超低相位噪声声表面波振荡器OCSO300Q-1制作；第二级放大器10将300MHz信号放大，为避免相噪恶化，实施例第二级放大器10采用市售专用的三极管2SC3357制作。
本发明数字锁相环电路5由数字鉴相器11和环路滤波器12组成。图2是本发明数字锁相环电路5的电原理图，实施例按图2连接线路。数字鉴相器11将耦合器9输出的300MHz信号与分路器输出的100MHz进行鉴频鉴相，产生调谐电压，实施例采用市售专用锁相环芯片ADF4113HV制作；环路滤波器12将调谐电压进行滤波，实施例采用市售运算放大器OP184ESZ、电阻器和电容器制作。
本发明脉冲锁相环电路6由放大器13、变压器14、脉冲鉴相器15和环路滤波器16组成。图3是本发明脉冲锁相环电路6的电原理图，实施例按图3连接线路。放大器13其作用是放大分路器4输出的100MHz信号，为避免相噪恶化，实施例放大器13采用市售专用的三极管2SC3357制作；变压器14将输入的100MHz信号由单端信号变换为双端差分信号，实施例采用市售专用的变压器TM4-0制作；脉冲鉴相器15将耦合器9输出的300MHz信号与分路器输出的100MHz进行鉴相，产生调谐电压，实施例采用市售专用脉冲鉴相芯片MSPD1012-E50SM制作；环路滤波器16将调谐电压进行滤波，实施例采用市售运算放大器OP184ESZ、电阻器和电容器制作。
本发明简要工作原理如下：由单片机控制，滤波器1的第1输入端口接输入端口A的外部10MHz参考基准源，通过倍频器3、数字锁相环电路5、脉冲锁相环电路6、开关7和恒温声表振荡器8的作用，使输出300MHz信号获得与10MHz参考基准源相同的频率稳定度，并保证低相位噪声。首先接通电源，单片机通过控制开关7使数字锁相环电路5工作，将恒温声表振荡器8的输出频率稳定在300MHz，实现频率预置技术；单片机监测到数字锁相环电路5锁定后，切换开关7使脉冲锁相环电路6工作，同时将数字锁相环电路5断电，使恒温声表振荡器8输出低相噪的300MHz信号，同时获得与10MHz参考信号相同的频率稳定度，将300MHz参考信号输出至输出端口B。当单片机监测到模拟锁相环6失去锁定后，切换开关7使数字锁相环5工作，同时将模拟锁相环电路6断电，重新进行频率预置技术，如果数字锁相环5锁定，切换开关7使脉冲锁相环电路6重新工作，如果数字锁相环5无法锁定，则产生失锁告警信号。
本发明的安装结构如下：把图1至图3中全部电路元器件双面贴装在一块长×宽为86.4毫米×66.4毫米的2层印制板上，将印制板安装在屏蔽盒体内，再通过上盖板实现结构的密封。输入端口A及输出端口B采用两个SMA-F电缆座连接,组装成本发明。

Claims (3)

1.一种抗震恒温低相噪锁相参考源，包括滤波器(1)、第一级放大器(2)、倍频器(3)、分路器(4)、耦合器(9)和第二级放大器(10)，其特征在于：还包括数字锁相环电路(5)、脉冲锁相环电路(6)、开关(7)和恒温声表振荡器(8)；其中滤波器(1)将接收的外部10MHz参考基准源信号进行滤波，滤波后的10MHz参考基准源信号输出至第一级放大器(2)；第一级放大器(2)将滤波后的10MHz参考基准源信号进行饱和放大，输出至倍频器(3)；倍频器(3)将放大后的10MHz参考基准源信号倍频至100MHz参考基准源信号，100MHz参考基准源信号输出至分路器(4)；分路器(4)将100MHz参考基准源信号分为两路，分别输出至数字锁相环电路(5)和脉冲锁相环电路(6)；数字锁相环电路(5)将100MHz参考基准源信号与由耦合器(9)输入的300MHz信号进行相位比较得到调谐电压，调谐电压输出至开关(7)；脉冲锁相环电路(6)将100MHz参考基准源信号与由耦合器(9)输入的300MHz信号进行相位比较得到调谐电压，调谐电压输出至开关(7)；开关(7)由单片机控制，选择数字锁相环电路(5)输入的调谐电压或脉冲锁相环电路(6)输入的调谐电压其中的一路输出至恒温声表振荡器(8)；恒温声表振荡器(8)受输入的调谐电压控制，将300MHz信号输出至耦合器(9)；耦合器(9)将300MHz信号输出至第二级放大器(10)；第二级放大器(10)将300MHz信号进行放大输出。
2.根据权利要求1所述的抗震恒温低相噪锁相参考源，其特征在于：数字锁相环电路(5)包括数字鉴相器(11)和环路滤波器(12)；其中分路器(4)将100MHz参考基准源信号输入到数字鉴相器(11)；耦合器(9)将300MHz信号输入到数字鉴相器(11)；数字鉴相器(11)将100MHz参考基准源信号和300MHz信号进行鉴频鉴相后形成调谐电压，将调谐电压输出至环路滤波器(12)；环路滤波器(12)将输入的调谐电压进行滤波，滤波后的调谐电压输出到开关(7)。
3.权利要求1所述的抗震恒温低相噪锁相参考源，其特征在于：脉冲锁相环电路(6)包括放大器(13)、变压器(14)、脉冲鉴相器(15)和环路滤波器(16)；其中分路器(4)将100MHz参考基准源信号输入到放大器(13)；放大器(13)将100MHz参考基准源信号放大，放大后的100MHz参考基准源信号输出到变压器(14)；变压器(14)将输入的放大后的100MHz参考基准源信号由单端信号变换为双端差分信号，输出至脉冲鉴相器(15)；耦合器(9)将300MHz信号输入到脉冲鉴相器(15)；脉冲鉴相器(15)将放大后的100MHz参考基准源信号和300MHz信号进行鉴相后形成调谐电压，将调谐电压输出至环路滤波器(16)；环路滤波器(16)将输入的调谐电压进行滤波，滤波后的调谐电压输出到开关(7)。
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