CN106026993B - 一种宽频带高瞬时带宽信号产生器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种宽频带高瞬时带宽信号产生器，它包括瞬时基带信号产生单元，瞬时基带信号产生单元与低通滤波器连接，低通滤波器与微波开关a连接，微波开关a与正交混频单元和功率及平坦度修正单元连接，正交混频单元和功率及平坦度修正单元与微波开关b连接，微波开关b与均衡器c连接，均衡器c与衰减单元连接；本发明解决了现有技术的宽频带高瞬时带宽信号产生器存在的宽频带、高瞬时带宽以及大动态范围信号带内平坦度差、杂散以及本振信号抑制差等技术问题。

Description

一种宽频带高瞬时带宽信号产生器
技术领域
本发明属于微波频率源设计技术，尤其涉及一种宽频带高瞬时带宽信号产生器。
背景技术
随着科学技术研究的不断深入，研究领域不断扩展，需要模拟的特征信号越来越复杂、多样，要求产生的信号更加准确、逼真。但是受限于波形合成技术以及集成电路工艺等因素的制约，对产生复杂度高、高速率、宽频带、高瞬时带宽信号的产品很少，现有技术的宽频带高瞬时带宽信号产生器，存在宽频带、高瞬时带宽以及大动态范围信号带内平坦度差、杂散以及本振信号抑制差等缺点，不能满足测量测试、科研、军事等领域的要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题：提供一种宽频带高瞬时带宽信号产生器，以解决现有技术的宽频带高瞬时带宽信号产生器存在的宽频带、高瞬时带宽以及大动态范围信号带内平坦度差、杂散以及本振信号抑制差等技术问题。
本发明技术方案：
一种宽频带高瞬时带宽信号产生器，它包括瞬时基带信号产生单元，瞬时基带信号产生单元与低通滤波器连接，低通滤波器与微波开关a连接，微波开关a 与正交混频单元和功率及平坦度修正单元连接，正交混频单元和功率及平坦度修正单元与微波开关b连接，微波开关b与均衡器c连接，均衡器c与衰减单元连接。
所述瞬时基带信号产生单元包括DSP数据产生单元，DSP数据产生单元与FPGA处理控制单元连接，FPGA处理控制单元与DA转换单元连接，DA转换单元与低通滤波器连接，参考时钟单元与DSP数据产生单元、FPGA处理控制单元、DA转换单元和正交混频单元的本振单元连接。
所述正交混频单元包括本振单元，本振单元与宽带正交混频器连接，微波开关a的第一输出端与宽带正交混频器连接，宽带正交混频器输出端与均衡器a输入端连接，均衡器a输出端与低通滤波器组信号输入端连接，低通滤波器组信号输出端与放大器a信号输入端连接。
所述功率及平坦度修正单元包括π型网络，π型网络与均衡器b连接，均衡器b与放大器b连接。
所述衰减单元由数控衰减器和程控衰减器组成且采用分腔隔离结构。
所述本振单元由鉴相器、环路滤波器以及压控振荡器VCO组成PLL电路构成。
所述参考时钟单元由恒温晶振、分频器、功分器、放大器、带通滤波器以及倍频器组成。
本发明的有益效果：
本发明一方面采用FPGA+DSP+DAC相结合的方式，实现低频段高瞬时带宽信号产生；另一方面，采用分频段正交混频+分频段低通滤波的方式，实现高频段高瞬时带宽信号产生；同时使用程控衰减器+数字衰减器相结合的方式,实现大动态范围功率以及平坦度可控；通过功率及平坦度修正单元的π型网络、均衡器b以及放大器b一起构成0.2GHz～1GHz频段的瞬时超宽带信号的功率和平坦度修正，实现与1GHz～4GHz频段的瞬时超宽带信号的功率和平坦度的一致性，使最终输出的0.2GHz～4GHz的瞬时超宽带信号的满足功率以及平坦度要求；本发明解决了现有技术的宽频带高瞬时带宽信号产生器存在的宽频带、高瞬时带宽以及大动态范围信号带内平坦度差、杂散以及本振信号抑制差等技术问题。
附图说明：
图1 为本发明的结构原理框图。
具体实施方式
一种宽频带高瞬时带宽信号产生器，它包括（见图1）瞬时基带信号产生单元，瞬时基带信号产生单元与低通滤波器连接，低通滤波器与微波开关a连接，微波开关a 与正交混频单元和功率及平坦度修正单元连接，正交混频单元和功率及平坦度修正单元与微波开关b连接，微波开关b与均衡器c连接，均衡器c与衰减单元连接。
所述瞬时基带信号产生单元包括DSP数据产生单元，FPGA处理控制单元输出控制信号分别连接至DSP数据产生单元和高速D/A转换单元的输入端，DSP数据产生单元输出数据信号连接到FPGA处理控制单元的输入端，FPGA处理控制单元输出数据信号连接至高速D/A转换单元的输入端，从而高速D/A转换单元输出信号。参考时钟单元产生四路参考信号，有三路参考信号分别连接至高速D/A转换单元、FPGA处理控制单元、DSP数据产生单元的输入端。实现0.2GHz～1GHz频段带宽可达400MHz的瞬时超宽带信号。
参考时钟单元主要是由恒温晶振、分频器、功分器、放大器、带通滤波器以及倍频器等组成。主要功能是把恒温晶振产生的信号经功分器分为四路信号，第一路信号直接输出至 FPGA处理控制单元，作为FPGA的时钟信号；第二路信号直接输出至本振单元，作为本振单元的参考信号；第三路信号经分频器后输出至DSP数据产生单元，作为DSP的参考时钟信号；最后一路信号经放大器放大取谐波后再倍频输出至高速D/A转换单元，作为高速D/A转换单元的采样时钟信号。
高速D/A转换单元输出信号连接低通滤波器的输入端，低通滤波器的输出信号连接微波开关a的输入端，微波开关a通过FPGA处理控制单元的控制信号来控制输出。
FPGA处理控制单元的控制信号和参考时钟单元输出的其中一路信号作为本振单元的参考信号连接本振单元的输入端，本振单元和微波开关a的输出信号连接宽带正交混频器的输入端，正交混频器的输出信号连接均衡器a的输入端，FPGA处理控制单元和均衡器a的输出信号连接低通滤波器组的输入端，低通滤波器组的输出信号连接放大器a的输入端，形成正交混频单元。FPGA处理控制单元控制本振单元产生所需要的多个频点的本振信号分别与不同频段的模拟瞬时基带信号输入至宽带正交混频器进行分频段正交混频至1GHz～4GHz频段，经均衡器a修正带内平坦度后，再通过低通滤波器组滤除分段正交混频后的本振和谐波，再经放大器a把信号放大至所需要的功率。主要是实现1GHz～4GHz频段瞬时超宽带信号。
本振单元主要是由鉴相器、环路滤波器以及压控振荡器VCO构成PLL电路，产生所需要求的不同频率的本振信号。
π型网络、均衡器b以及放大器b一起构成0.2GHz～1GHz频段的瞬时超宽带信号的功率和平坦度修正，实现与1GHz～4GHz频段的瞬时超宽带信号的功率和平坦度的一致性，使最终输出的0.2GHz～4GHz的瞬时超宽带信号的满足功率以及平坦度要求。
微波开关a的输出信号连接至π型网络的输入端，π型网络的输出信号连接均衡器b的输入端，均衡器b的输出信号连接放大器b的输入端。FPGA处理控制单元、放大器a和放大器b的输出信号连接微波开关b的输入端，微波开关b的输出信号连接均衡器c的输入端，均衡器c和FPGA处理控制单元的输出信号连接衰减单元的输入端，衰减单元输出信号，即可输出0.2GHz-4GHz宽频带高瞬时带宽信号。
FPGA处理控制单元控制微波开关a和微波开关b的通道选择，实现0.2GHz～1GHz和1GHz～4GHz频段的选段处理，从而实现频率范围的0.2GHz～4GHz频段的覆盖。
衰减单元主要是由数控衰减器和程控衰减器组成，实现大衰减步进和小衰减步进相结合，实现宽频带高瞬时带宽信号的大动态范围的衰减控制以及全频段范围平坦度的修正；采用分腔隔离结构的方式也就是将各个器件分别放置在不同的腔体中，避免器件之间互相干扰，以提高衰减单元的抗干扰能力。

Claims (6)

1.一种宽频带高瞬时带宽信号产生器，它包括瞬时基带信号产生单元，其特征在于：瞬时基带信号产生单元与低通滤波器连接，低通滤波器与微波开关a连接，微波开关a 与正交混频单元和功率及平坦度修正单元连接，正交混频单元和功率及平坦度修正单元与微波开关b连接，微波开关b与均衡器c连接，均衡器c与衰减单元连接；所述正交混频单元包括本振单元，本振单元与宽带正交混频器连接，微波开关a的第一输出端与宽带正交混频器连接，宽带正交混频器输出端与均衡器a输入端连接，均衡器a输出端与低通滤波器组件信号输入端连接，低通滤波器组件信号输出端与放大器a信号输入端连接。
2.根据权利要求1所述的一种宽频带高瞬时带宽信号产生器，其特征在于：所述瞬时基带信号产生单元包括DSP数据产生单元，DSP数据产生单元与FPGA处理控制单元连接，FPGA处理控制单元与DA转换单元连接，DA转换单元与低通滤波器连接，参考时钟单元与DSP数据产生单元、FPGA处理控制单元、DA转换单元和正交混频单元的本振单元连接。
3.根据权利要求1所述的一种宽频带高瞬时带宽信号产生器，其特征在于：所述功率及平坦度修正单元包括π型网络，π型网络与均衡器b连接，均衡器b与放大器b连接。
4.根据权利要求1所述的一种宽频带高瞬时带宽信号产生器，其特征在于：所述衰减单元由数控衰减器和程控衰减器组成且采用分腔隔离结构。
5.根据权利要求1所述的一种宽频带高瞬时带宽信号产生器，其特征在于：所述本振单元由鉴相器、环路滤波器以及压控振荡器VCO组成PLL电路构成。
6.根据权利要求2所述的一种宽频带高瞬时带宽信号产生器，其特征在于：参考时钟单元由恒温晶振、分频器、功分器、放大器、带通滤波器以及倍频器组成。
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