CN106656049A - 一种高性能频率合成器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高性能频率合成器，包括功分器；接收功分器的输出信号并输出本振信号的直接频率合成模块以及同时接收功分器的输出信号并依此输出中频信号的直接数字频率合成模块；用于接收本振信号和中频信号并将两种信号进行混频以输出低相噪、快速跳频信号的混频模块；用于接收混频模块的输出信号并将此信号进行滤波的开关滤波模块；用于接收并将开关滤波模块滤波输出的信号进行频谱搬移最终扩展至C波段后输出倍频信号功率的倍频模块；及用于接收并进行放大和调整倍频信号功率以调整整个频带内的功率平坦度的放大模块。通过将两种频率相结合的方式进行有效整合，使地整合后的频率合成器的输出信号相噪低、杂散低、跳频速度快。

Description

一种高性能频率合成器
技术领域
本发明涉及无线通信领域，具体涉及到一种高性能频率合成器。
背景技术
快速频率源是电子收发信机的重要组成部分，频率源的性能好坏决定了系统所能达到的最优性能。根据合成方法的不同，频率合成器主要可分为直接频率合成（DS）、锁相频率合成（PLL）、直接数字频率合成（DDS）三种，性能上各有优缺点，相互之间可以实现很好的补充。直接频率合成的输出频率切换速度快，噪声低；但是电路结构复杂、体积大、成本高、调试困难等，并且直接频率合成技术采用了大量的频率变换器件，引入了很多非线性杂散，因此，难以实现良好的杂散指标。锁相频率合成器利用反馈原理，由于环路的作用，相位噪声、杂散水平都可以做的很好，适合于对频率切换速度不高而对相位噪声和杂散要求比较高的应用场合。直接数字频率合成器，采用数字结构，使DDS具有相噪低、频率切换速度快、分辨率很高、体积小、功耗低的优点；但是由于电路结构的原因使其输出信号杂散很多，输出频率不高。在实际电路设计中，通常根据系统性能要求，将PLL、DS和DDS技术进行组合，得到性能更优良的频率合成器。这三种技术的有效组合，构成了现代频率合成技术的完整体系，目前，大部分频率合成器都采用混合式频率合成器。
发明内容
本发明的目的是提供一种高性能频率合成器，具有跳频速度快、杂散小、相位噪声低等优点，并且工作于C波段内稳定性能好、工作温度范围广。
为达上述目的，本发明的一个实施例中提供了一种高性能频率合成器，包括用于将一路输入信号分成两路信号输出的功分器；接收功分器的输出信号并根据输出信号产生多个独立的低相噪频点作为本振信号的直接频率合成模块以及同时接收功分器的输出信号并依此输出中频信号的直接数字频率合成模块；用于接收本振信号和中频信号并将两种信号进行混频以输出低相噪、快速跳频信号的混频模块；用于接收低相噪、快速跳频信号并将此信号进行滤波的开关滤波模块；用于接收并将开关滤波模块滤波输出的信号进行频谱搬移最终扩展至C波段后输出倍频信号功率的倍频模块；及用于接收并进行放大和调整倍频信号功率以调整整个频带内的功率平坦度的放大模块。
优选的，直接频率合成模块包括梳线发生器和第一滤波器，其中，梳线发生器用于产生高性能本振信号。
优选的，开关滤波模块包括依次连接的开关A、第二滤波器和开关B，其中，第二滤波器的输入端和输出端均设置多个信号传输通道。
优选的，直接数字频率合成模块在C波段内的杂散抑制为75dBc~85dBc。
优选的，高性能频率合成器各个模块的输入阻抗和输出阻抗均为50欧姆。
优选的，高性能频率合成器在频率为1KHz或10KHz或100KHz的C波段内的相位噪声最大为-100dBc/Hz。
优选的，高性能频率合成器的工作温度范围是-55℃~85℃。
综上所述，本发明具有以下优点：
1、本发明通过将直接频率合成模块与直接数字频率合成模块相结合的方式进行有效整合，使得整合后的频率合成器的输出信号相噪低、杂散低、跳频速度快。
2、本发明在集合了直接数字频率合成器后，使得高性能频率合成器的杂散性能非常好，在C波段内的杂散抑制为75dBc~85dBc，而一般的直接数字频率合成器很难实现，且该高性能频率合成器体积小，易于集成。
3、本发明的各个模块的输入阻抗和输出阻抗均为50欧姆的标准化模块，符合电磁兼容的设计要求，并且腔体严格分腔，避免数模串扰，从而保证了各个模块组件的杂散指标达到先进水平。
4、该高性能频率合成器工作在C波段内，且工作温度范围是-55℃~85℃，具有稳定性能好、工作温度范围广等优点，应用前景更广。
5、开关滤波器将混频模块输出的信号分成5路进行传输以抑制不同频段内的杂散信号，并将信号进行分段滤波，保证了输出信号的超低杂散性能。
附图说明
图1为本发明高性能频率合成器的模块图。
具体实施方式
本发明提供了一种高性能频率合成器，如图1所示，包括用于将一路输入信号分成两路信号输出的功分器；接收功分器的输出信号并根据输出信号产生多个独立的低相噪频点作为本振信号的直接频率合成模块以及同时接收功分器的输出信号并依此输出中频信号的直接数字频率合成模块；用于接收本振信号和中频信号并将两种信号进行混频以输出低相噪、快速跳频信号的混频模块；用于接收低相噪、快速跳频信号并将此信号进行滤波的开关滤波模块；用于接收并将开关滤波模块滤波输出的信号进行频谱搬移最终扩展至C波段后输出倍频信号功率的倍频模块；及用于接收并进行放大和调整倍频信号功率以调整整个频带内的功率平坦度的放大模块。
本发明的优化实施例，直接频率合成模块包括梳线发生器和第一滤波器，其中，梳线发生器用于产生高性能本振信号，相比于传统的本振信号产生方式，该方式相位噪声最优，可以保证最终输出信号的超低相噪性能；开关滤波模块包括依次连接的开关A、第二滤波器和开关B，其中，第二滤波器的输入端和输出端均设置多个信号传输通道；直接数字频率合成模块在C波段内的杂散抑制为75dBc~85dBc；高性能频率合成器各个模块的输入阻抗和输出阻抗均为50欧姆；高性能频率合成器在频率为1KHz或10KHz或100KHz的C波段内的相位噪声最大为-100dBc/Hz；高性能频率合成器的工作温度范围是-55℃~85℃。
功分器将输入的信号分为两路输出，分别传送至直接频率合成模块和直接数字频率合成模块；直接频率合成模块根据功分器输出的信号产生多个独立的低相噪频点作为本振信号，直接数字频率合成模块根据功分器输出的信号产生低频段快速跳频信号作为混频的中频信号；混频模块将直接频率合成模块产生的本振信号与直接数字频率合成模块产生的中频信号进行混频，实现频谱的扩展和搬移，而后混频模块输出信号即为低相噪、快速跳频的信号；开关滤波模块将混频模块的输出信号进行滤波，滤除混频器的交调信号；倍频模块将开关滤波器的输出信号进行频谱搬移，将信号频率最终扩展到C波段；放大模块将倍频模块输出的倍频信号功率进行放大并调整信号功率，从而调整整个频带内的功率平坦度。
直接频率合成模块由梳线发生器和第一滤波器组成，具有超低相噪、高稳定度和高频率准确度的特征；直接数字频率合成模块为高性能数字频率合成器，具有快速变频、细步进、相位噪声低的特征；开关滤波器为多路介质滤波器，具有插损小、通带窄、带外抑制高的特点。 开关滤波器将混频模块输出的信号分成5路以抑制不同频段内的杂散信号，并将信号进行分段滤波，保证了输出信号的超低杂散性能。
本发明的高性能频率合成器直接采用了将直接频率合成模块与直接数字频率合成模块相结合的方式，直接频率合成模块输出信号相位噪声低，但频率步进大，直接数字频率模块输出信号跳频速度快，但输出频率低，且输出频带窄，而本发明将两种频率合成方式进行有效整合，使整合后的频率合成器的输出信号相噪低、杂散低、跳频速度快。高性能频率合成器各个模块均基于先进的微系统设计理念及微组装工艺进行生产装配，集成密度显著提升，大大减小了电路尺寸，具有体积小、性能稳定、指标一致性高等特点，同时具有良好的输入输出匹配，适合批量化生产，生产成本大大降低，适用于雷达、电子对抗、卫星通信等各类微波系统中。

Claims (7)

1.一种高性能频率合成器，其特征在于：包括
用于将一路输入信号分成两路信号输出的功分器；
接收功分器的输出信号并根据输出信号产生多个独立的低相噪频点作为本振信号的直接频率合成模块，以及同时接收功分器的输出信号并依此输出中频信号的直接数字频率合成模块；
用于接收本振信号和中频信号并将两种信号进行混频以输出低相噪、快速跳频信号的混频模块；
用于接收低相噪、快速跳频信号并将此信号进行滤波的开关滤波模块；
用于接收并将开关滤波模块滤波输出的信号进行频谱搬移最终扩展至C波段后输出倍频信号功率的倍频模块；及
用于接收并进行放大倍频信号功率以调整整个频带内的功率平坦度的放大模块。
2.如权利要求1所述的高性能频率合成器，其特征在于：所述直接频率合成模块包括相连接的梳线发生器和第一滤波器，其中，梳线发生器用于产生高性能本振信号。
3.如权利要求1所述的高性能频率合成器，其特征在于：所述开关滤波模块包括依次连接的开关A、第二滤波器和开关B，其中，第二滤波器的输入端和输出端均设置多个信号传输通道。
4.如权利要求1所述的高性能频率合成器，其特征在于：所述直接数字频率合成模块在C波段内的杂散抑制为75dBc~85dBc。
5.如权利要求1所述的高性能频率合成器，其特征在于：该高性能频率合成器各个模块的输入阻抗和输出阻抗均为50欧姆。
6.如权利要求1所述的高性能频率合成器，其特征在于：该高性能频率合成器在频率为1KHz或10KHz或100KHz的C波段内的相位噪声最大为-100dBc/Hz。
7.如权利要求1所述的高性能频率合成器，其特征在于：该高性能频率合成器的工作温度范围是-55℃~85℃。
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