CN106342404B - 一种x波段超高速跳频源 - Google Patents
一种x波段超高速跳频源Info
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Abstract
本发明属于微波技术，涉及一种X波段超高速跳频源。本发明X波段超高速跳频源包括DDS模块、本振锁相环和混频倍频链。其中，DDS模块由DDS和频率参考锁相环组成，所述混频倍频链包括顺次相连的第一带通滤波器、第一倍频器、第二带通滤波器、混频器、第三带通滤波器、第二倍频器和第四带通滤波器，所述频率参考锁相环与DDS相连上组成DDS模块，DDS模块连接到混频倍频链路的第一带通滤波器上，依次经过第一倍频器和第二带通滤波器之后，与混频器相连。所述本振锁相环也连接在混频器上，该混频器连接到顺次连接的第三带通滤波器、第二倍频器和第四带通滤波器上。本发明能实现纳秒级跳频，谐波杂散性好，相噪低，X波段输出频段可调。
Description
技术领域
本发明属于微波技术，涉及一种X波段超高速跳频源。
背景技术
跳频速度主要取决于微波频率源。国内有关X波段频率源的研究已经有一些报道，西安206所研制的X波段频率源采用直接合成和混频锁相的方法，直接在X波段对VCO锁相，跳频时间10us；中电集团10所采用谐波混频锁相技术实现X波段频率源，跳频时间20us；中电集团38所研制的X波段频率合成器采用DDS+谐波混频+倍频方案，跳频时间1.5us；电子科技大学郑秀云探索了DDS激励PLL后经多次倍频的方案，跳频时间1.5us。上述方案的不足是跳频时间长，在微秒量级，同时采用混频的方式，体积庞大，谐波谱丰富，不易滤除。此类跳频技术因其体积庞大，仅适用于地面或机载大型雷达中。
在弹载数据链中，因为对跳频源体积要求较高导致的技术瓶颈，跳频时间还停留在微秒量级，如美军AIM-120D装配有双向数据链系统。国外战术数据链如LINK-16采用复合扩频跳频技术，抗干扰能力强，其跳频时间已经达到12.5us。国内现役的PL-12装备了模拟调制的单向数据链接收设备，用于完成导弹中制导目标修正，在研的PL-15数据链跳频时间为12.5us。
随着军用通信干扰和抗干扰技术的发展，微秒量级的跳频时间已经不能满足未来电子对抗的需求，急需发展更高速的跳频技术，本发明X波段超高速跳频源为未来弹载数据链跳频技术的发展提供了一种有效的支持。
发明内容
本发明的目的是：为了满足弹载数据链超高速跳频的需求，提供一种能实现纳秒级跳频时间的X波段超高速跳频源。
本发明的技术方案是：一种X波段超高速跳频源，其包括DDS模块、本振锁相环和混频倍频链，其中，所述DDS模块由DDS和频率参考锁相环组成，所述混频倍频链包括顺次相连的第一带通滤波器、第一倍频器、第二带通滤波器、混频器、第三带通滤波器、第二倍频器和第四带通滤波器，所述频率参考锁相环与DDS相连上组成DDS模块，DDS模块连接到混频倍频链路的第一带通滤波器上，依次经过第一倍频器和第二带通滤波器之后，与混频器相连。所述本振锁相环也连接在混频器上，该混频器连接到顺次连接的第三带通滤波器、第二倍频器和第四带通滤波器上，所述本振锁相环为C波段本振源模块，且第一倍频器和第二倍频器倍频总数不超过10倍。
所述DDS模块输出频带为275MHz～307MHz。
第二带通滤波器为LC滤波器，第四带通滤波器为腔体滤波器。
所述第一带通滤波器为声表滤波器，所述第三带通滤波器为介质滤波器。
第一倍频器为5倍频器，第二倍频器为2倍频器。
C波段本振源模块频率为6.035GHz。
本发明的优点是：本发明X波段超高速跳频源可以实现X波段任一320MHz连续频段内的纳秒级跳频，实测跳频时间54ns，加上DDS内部播放数据延迟时间91ns，总换频时间145ns。谐波杂散抑制达到-58dBc，X波段输出信号相位噪声优于-80dBc/Hz@10kHz。与现有高速跳频通信系统相比，本发明主要优点有：纳秒级跳频、谐波杂散性好、低相噪、X波段输出频段可调、小型化，具有与同类系统相比较宽的带宽和更快的跳频速率，能够适用于更高码速率的通信系统，也具有更强的抗干扰性，同时该方案使用最先进的DDS技术，混频倍频链路采用小型化设计，适合用于弹载数据链系统和更高码速率的通信系统。
附图说明
图1是本发明X波段超高速跳频源的结构原理图；
其中，1-DDS、2-频率参考锁相环、3-第一带通滤波器、4-第一倍频器、5-第二带通滤波器、6-混频器、7-本振锁相环、8-第三带通滤波器、9-第二倍频器、10-第四带通滤波器、11-混频倍频链。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细说明：
请参阅图1，其是本发明X波段超高速跳频源一较佳实施方式的结构原理图。本发明X波段超高速跳频源包含DDS模块、本振锁相环7和混频倍频链11。其中，所述DDS模块由DDS1和1GHZ的频率参考锁相环2组成，该模块主要用于产生P波段跳频源。所述DDS1是直接数字式频率综合器，其跳频速度能够达到纳秒量级。所述混频倍频链11包括顺次相连的第一带通滤波器3、第一倍频器4、第二带通滤波器5、混频器6、第三带通滤波器8、第二倍频器9和第四带通滤波器10。其中，第一带通滤波器3为声表滤波器3(BPF，band pass filter)，第二带通滤波器5为LC滤波器，第三带通滤波器8为介质滤波器，第四带通滤波器10为腔体滤波器。第一倍频器为5倍频器，第二倍频器为2倍频器。
所述频率参考锁相环2与DDS相连上组成DDS模块，DDS模块连接到混频倍频链路的第一带通滤波器3上，依次经过第一倍频器4和第二带通滤波器5之后，与混频器6相连。所述本振锁相环7也连接在混频器6上，该混频器6连接到顺次连接的第三带通滤波器8、第二倍频器9和第四带通滤波器10上。
实际工作时，外部的FPGA数字部分将跳频图案信息转换成DDS的控制字之后提供给DDS模块，实时控制DDS进行超高速跳频，使得DDS模块输出频段为275MHz～307MHz，输出功率为-5～0dBm，相位噪声-110dBc/Hz@10kHz，频率稳定度为±5ppm。DDS产生的信号经过带通滤波之后再5次倍频，再经过BPF-LC进行带通滤波后与C波段锁相环产生的6.035GHz本振信号进行混频。混频之后的信号经过BPF-介质进行带通滤波之后，再进行2次倍频和BPF-腔体滤波后，将频谱搬移到X波段，实现9.00GHz～9.32GHz的信号输出，谐波抑制优于-58dBc，杂散抑制优于-58dBc，相位噪声优于-80dBc/Hz@10kHz，带内平坦度为3dB。
本发明X波段超高速跳频源采用DDS+PLL环外混频的方式，能够实现纳秒级的跳频速度。为了满足X波段的带宽要求，避免第一倍频之后的带宽叠加，要求DDS输出频段在300MHz附近，优选275MHz～307MHz之间，使得该信号频率在5倍频之后距C波段本振信号较远，以利于混频后的滤波处理。然而在该频段的边带存在谐波杂散现象，为此由声表滤波器对谐波杂散进行带通滤波，滤除谐波和近端杂散。同时，要使得纳秒级的DDS跳频输出到X波段必须进行倍频混频处理，为此会使相位噪声恶化，为此使得总倍频次数不超过10次。而且由于DDS相位噪声较为理想，所以第一倍频器倍频次数较高，采取5倍倍频，而第二倍频器由于是对混频以后进行倍频，所以采取低次倍频。所述LC滤波器用于滤除5次倍频后产生的四次和六次谐波，介质滤波器用于滤除混频之后的镜像频率和本振泄露，所述腔体滤波器用于滤除第二倍频器产生的一次和三次谐波，并对镜像频率和本振泄露进行进一步的滤波处理。而采取C波段本振锁相环进行混频除了可以进行频谱搬移外，而且由于C波段与5倍频后信号的相位噪声接近，减少相位噪声的恶化程度。
另外，本发明X波段超高速跳频源通过改变本振锁相环的输出频点和介质滤波器以及腔体滤波器的通带范围，可以改变X波段的跳频输出频带，从而具有较好的频段灵活性。
综上所述本发明X波段超高速跳频源采用DDS倍频、C波段本振混频倍频技术，通过改变C波段锁相环的频点，可以轻松实现X波段中任意320MHz带宽的超高速跳频。基带FPGA将跳频信息转换成DDS的控制字，实时的输入DDS，使DDS在275MHz～307MHz频带范围内完成超高速跳频。其跳频时间、信号相位噪声等优异的性能能够有效提高弹载数据链系统的抗干扰能力、通信速率、通信误码率等特性，从而提高空空弹的战斗效率。
Claims (6)
1.一种X波段超高速跳频源，其特征在于：包括DDS模块、本振锁相环和混频倍频链，其中，所述DDS模块由DDS和频率参考锁相环组成，所述混频倍频链包括顺次相连的第一带通滤波器、第一倍频器、第二带通滤波器、混频器、第三带通滤波器、第二倍频器和第四带通滤波器，所述频率参考锁相环与DDS相连上组成DDS模块，DDS模块连接到混频倍频链路的第一带通滤波器上，依次经过第一倍频器和第二带通滤波器之后，与混频器相连，所述本振锁相环也连接在混频器上，所述本振锁相环为C波段本振源模块，且第一倍频器和第二倍频器倍频总数不超过10倍。
2.根据权利要求1所述的X波段超高速跳频源，其特征在于：所述DDS模块输出频带为275MHz～307MHz。
3.根据权利要求2所述的X波段超高速跳频源，其特征在于：第二带通滤波器为LC滤波器，第四带通滤波器为腔体滤波器。
4.根据权利要求3所述的X波段超高速跳频源，其特征在于：所述第一带通滤波器为声表滤波器，所述第三带通滤波器为介质滤波器。
5.根据权利要求1至4任一项所述的X波段超高速跳频源，其特征在于：第一倍频器为5倍频器，第二倍频器为2倍频器。
6.根据权利要求5所述的X波段超高速跳频源，其特征在于：C波段本振源模块频率为6.035GHz。
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| CN201210010027.XA CN106342404B (zh) | 2012-01-05 | 2012-01-05 | 一种x波段超高速跳频源 |
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|---|---|---|---|---|
| CN107947788A (zh) * | 2017-12-19 | 2018-04-20 | 湖南迈克森伟电子科技有限公司 | 跳频源、跳频源控制方法及其无线通信设备 |
| CN110995251A (zh) * | 2019-12-04 | 2020-04-10 | 山东浪潮人工智能研究院有限公司 | 一种减少换频时间的跳频源及其使用方法 |
| CN111510182A (zh) * | 2020-06-12 | 2020-08-07 | 成都锐新科技有限公司 | 一种link16信号模拟器 |
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