CN109039309B - 基于锁相环机理的高平坦度宽带梳状谱发生器 - Google Patents

基于锁相环机理的高平坦度宽带梳状谱发生器 Download PDF

Info

Publication number
CN109039309B
CN109039309B CN201810883005.1A CN201810883005A CN109039309B CN 109039309 B CN109039309 B CN 109039309B CN 201810883005 A CN201810883005 A CN 201810883005A CN 109039309 B CN109039309 B CN 109039309B
Authority
CN
China
Prior art keywords
frequency
phase
frequency divider
comb spectrum
locked loop
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810883005.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109039309A (zh
Inventor
石玉
刘汉子
尉旭波
钟慧
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Electronic Science and Technology of China
Original Assignee
University of Electronic Science and Technology of China
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Electronic Science and Technology of China filed Critical University of Electronic Science and Technology of China
Priority to CN201810883005.1A priority Critical patent/CN109039309B/zh
Publication of CN109039309A publication Critical patent/CN109039309A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109039309B publication Critical patent/CN109039309B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K5/00—Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
    • H03K5/13—Arrangements having a single output and transforming input signals into pulses delivered at desired time intervals
    • H03K5/135—Arrangements having a single output and transforming input signals into pulses delivered at desired time intervals by the use of time reference signals, e.g. clock signals
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L7/00—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
    • H03L7/06—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
    • H03L7/08—Details of the phase-locked loop
    • H03L7/085—Details of the phase-locked loop concerning mainly the frequency- or phase-detection arrangement including the filtering or amplification of its output signal
    • H03L7/093—Details of the phase-locked loop concerning mainly the frequency- or phase-detection arrangement including the filtering or amplification of its output signal using special filtering or amplification characteristics in the loop
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L7/00—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
    • H03L7/06—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
    • H03L7/16—Indirect frequency synthesis, i.e. generating a desired one of a number of predetermined frequencies using a frequency- or phase-locked loop
    • H03L7/18—Indirect frequency synthesis, i.e. generating a desired one of a number of predetermined frequencies using a frequency- or phase-locked loop using a frequency divider or counter in the loop

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于锁相环机理的高平坦度宽带梳状谱发生器，其组成包括R分频器、鉴相器PD、环路滤波LP、压控振荡器VCO、N分频器、带通滤波器，参考信号输入经过R分频器进行分频为鉴相器输入，通过程序控制使得R分频器的输出为梳状谱间隔频率，同时经过N分频器反馈的回路频率也设定为梳状谱间隔频率，当锁相环稳定锁定后，N分频器的输出一部分引出来即得到梳状谱信号，然后通过带通滤波器抑制带宽外不需要的信号得到最终输出梳状谱信号。与传统的梳状谱发生器相比，该技术具有高平坦度、间距细且可调、宽带、梳状谱零点可调等特点。

Description

基于锁相环机理的高平坦度宽带梳状谱发生器
技术领域
本发明涉及梳状谱发生器领域，特别涉及一种基于锁相环机理的高平坦度宽带梳状谱发生器。
背景技术
梳状谱发生器是一种能够产生梳状频谱信号的模块组件，在现代通信系统领域有广泛的应用。在多通道接收机中，常常采用校正源对接收机进行校准来消除通道间的相位误差或者幅度误差。如果采用常规的锁相环方式，每次只能输出单一频点信号，然后进行扫描，但是这样会使得校正的时间变得很长，影响了接收机实时性要求。为了缩短校准时间，提供接收机工作的实时性要求，采用梳状谱发生器就变得很重要。在幅度误差校准的应用场景下，对梳状谱幅度的高平坦度要求就显得很必要。
在捷变频雷达中要求同时输出几十个快速跳变的高纯谱频点的应用场景下，如果采用常规的锁相环(PLL)或者直接数字合成DDS来实现难度较大。
如今，通信行业快速发展，接收机的性能也要求越来越高，所需的带宽越来越宽，信道间隔越来越细，传统基于二极管等的模拟梳状谱发生器难以满足目前的高平坦度、宽带输出、细间距的要求。
发明内容
本发明的目的在于：提供了一种基于锁相环机理的高平坦度宽带梳状谱发生器，解决了通信行业快速发展，接收机的性能也要求越来越高，所需的带宽越来越宽，信道间隔越来越细，传统基于二极管等的模拟梳状谱发生器难以满足目前的高平坦度、宽带输出、细间距的要求的问题
本发明采用的技术方案如下：
一种基于锁相环机理的高平坦度宽带梳状谱发生器，包括R分频器、鉴相器PD、环路滤波LP、压控振荡器VCO、N分频器、带通滤波器，所述R分频器、鉴相器PD、环路滤波LP、压控振荡器VCO、N分频器、带通滤波器依次连接，R分频器的另一端为信号输入端，带通滤波器的另一端为信号输出端，还包括N分频器的输出端与鉴相器PD的输入端连接。
所述鉴相器PD、R分频器、N分频器及压控振荡器VCO封装在一个锁相环芯片PLL中。
所述锁相环芯片PLL上还连接有环路滤波器LP。
所述锁相环芯片PLL上还连接有线性稳压芯片LDO。
一种基于锁相环机理的高平坦度宽带梳状谱发生器，所述鉴相器PD、R分频器、N分频器及压控振荡器VCO和环路滤波器LP组成了一个锁相环，利用梳状谱间距作为锁相环的鉴相频率进行高频时钟锁定和利用锁相环反馈回路的N分频器对高频时钟进行分频得到脉冲信号即梳状谱信号。
所述信号输入端的参考输入信号输入经过R分频器进行分频后输入到鉴相器输入端，同时压控振荡器VCO的输出经过N分频器处理后为鉴相器的另一输入，当锁相环稳定锁定到高频时钟频率后，N分频器的输出一部分引出来即得到梳状谱信号，然后通过带通滤波器抑制干扰信号得到最终输出梳状谱信号。
通过程序控制使R分频器的输出为梳状谱间隔频率，VCO的输出频率经过N分频器处理后的回路频率也设定为梳状谱间隔频率。
所述锁相环最终稳定锁定后的压控振荡器VCO输出频率是高频时钟信号。
所述利用锁相环反馈回路的N分频器对高频时钟进行分频得到脉冲信号作为梳状谱信号。
进一步地，梳状谱发生器包括R分频器、鉴相器(PD)、环路滤波(LP)、压控振荡器VCO、N分频器、带通滤波器。外部参考输入信号输入经过R分频器进行分频为鉴相器输入，通过程序控制使得R分频器的输出为梳状谱间隔频率，同时VCO输出频率经过N分频器反馈的回路频率也设定为梳状谱间隔频率为鉴相器的另一输入，当锁相环稳定锁定到高频时钟频率后，N分频器的输出一部分引出来即得到梳状谱信号，然后通过带通滤波器抑制带宽外不需要的信号得到最终输出梳状谱信号。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1.本发明一种基于锁相环机理的高平坦度宽带梳状谱发生器，由于利用锁相环可以方便锁到高频范围，这样可以得到高频时钟信号，然后该信号经过反馈支路的N分频器后，会得到时域上脉宽很窄的脉冲，准确来说脉冲宽度就是时钟频率。时域上脉冲越窄，频域上梳状谱的零点越远，从而得到的谱线在宽带范围内平坦度越好。相对传统利用二极管模拟电路对参考信号进行倍频的方式，这种基于锁相环机理，利用梳状谱间距为鉴相频率锁定高频时钟的方式得到的梳状谱信号具备宽带高平坦的优点。
2.本发明一种基于锁相环机理的高平坦度宽带梳状谱发生器，鉴相器可以实现较低频率的输入，这样可以实现梳状谱线细间距要求。利用谱线间距进行频率锁定，最终梳状谱的间距取决于设定的鉴相频率，因此可以灵活进行间距调整。只要在软件程序对R分频器及N分频器设定不同的值，就可以设定不同的鉴相器输入频率，从而达到改变梳状谱间距的功能，而不需要重新对进行硬件设计，相对来说传统的模拟梳状谱发生器难以做到谱线间距软件可控的功能。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1为本发明的高平坦度宽带梳状谱发生器实现电路原理图；
图2为本发明的高平坦度宽带梳状谱发生器的实际测试曲线a；
图3为本发明的高平坦度宽带梳状谱发生器的实际测试曲线b；
图4为本发明的高平坦度宽带梳状谱发生器的实际测试曲线c；
图5为本发明的高平坦度宽带梳状谱发生器实现电路原理图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
下面结合图1至图4对本发明作详细说明。
实施例1
一种基于锁相环机理的高平坦度宽带梳状谱发生器，包括R分频器、鉴相器PD、环路滤波LP、压控振荡器VCO、N分频器、带通滤波器，所述R分频器、鉴相器PD、环路滤波LP、压控振荡器VCO、N分频器、带通滤波器依次连接，R分频器的另一端为信号输入端，带通滤波器的另一端为信号输出端，还包括N分频器的输出端与鉴相器PD的输入端连接。
所述鉴相器PD、R分频器、N分频器及压控振荡器VCO封装在一个锁相环芯片PLL中。
所述锁相环芯片PLL上还连接有环路滤波器LP。
所述锁相环芯片PLL上还连接有线性稳压芯片LDO。
本实施例中的高平坦度宽带梳状谱发生器电路包括锁相环芯片PLL、线性稳压芯片LDO、LC带通滤波器。该芯片集成了锁相环中的鉴相器PD、R分频器、N分频器及压控振荡器VCO，而环路滤波器LP在芯片外部根据需求修改。该芯片VCO基频为3400 MHz ~ 6800 MHz，这么高的频率输出覆盖范围能很好满足高频时钟要求，而且该芯片还具备一个特别的MUXOUT输出口功能，该输出口可以把N分频器输出一部分引出芯片外，从而得到梳状谱输出，而后MUXOUT输出经过LC带通滤波器进行滤波得到最终的输出。在本实施例中该滤波器的中心频率设置为150 MHz，采用四阶椭圆滤波器结构，为了不恶化平坦度，此滤波器的带内波动确保在0.5 dB内，为了更好地抑制带外信号，滤波器带外抑制设计为60dBc。线性稳压芯片LDO主要为锁相芯片供电，同时减少电源噪声，确保锁相环能正常工作。整个电路的工作如下：首先，本实施例中，参考信号为100MHz，经过锁相环芯片参考输入口进入，程序上把芯片内部的R分频器值设置为200即经过R分频器后可得到500kHz的参考信号为芯片内部的鉴相器一端输入，同时把反馈支路的N分频器设置为6800，也就是预设要锁定的高频时钟频率为3400 MHz。环路滤波器的环路带宽设置为20kHz，相位裕度60°。然后等环路稳定锁定后，通过程序把MUXOUT的功能设置为N分频器输出，即可得到谱线间隔为500 kHz梳状谱信号。
本发明的工作原理/工作过程为：
实施例2
如图5所示，一种基于锁相环机理的高平坦度宽带梳状谱发生器，所述鉴相器PD、R分频器、N分频器及压控振荡器VCO和环路滤波器LP组成了一个锁相环PLL，利用梳状谱间距作为锁相环的鉴相频率进行高频时钟锁定和利用锁相环反馈回路的N分频器对高频时钟进行分频得到脉冲信号即梳状谱信号。
所述信号输入端的参考输入信号输入经过R分频器进行分频后输入到鉴相器输入端，同时压控振荡器VCO的输出经过N分频器处理后为鉴相器的另一输入，当锁相环稳定锁定到高频时钟频率后，N分频器的输出一部分引出来即得到梳状谱信号，然后通过带通滤波器抑制干扰信号得到最终输出梳状谱信号。
通过程序控制使R分频器的输出为梳状谱间隔频率，VCO的输出频率经过N分频器处理后的回路频率也设定为梳状谱间隔频率。
所述锁相环最终稳定锁定后的压控振荡器VCO输出频率是高频时钟信号。
所述利用锁相环反馈回路的N分频器对高频时钟进行分频得到脉冲信号作为梳状谱信号。
本实施例中的高平坦度宽带梳状谱发生器在实际测试中得到的测试曲线a如图2所示。图2测试的是在80MHz的带宽范围内，输出谱线的幅度变化曲线，从图中2可以看出所得的梳状谱线平坦度很高，进一步调整频谱仪，同时把频谱仪的幅度刻度设置每格为1dB如图3所示，可以看到在60MHz带宽范围内，幅度平坦度限制在1dB范围内，实现宽带高平坦度要求。再进一步调整频谱仪得到测试如图4所示，可以看到梳状谱的间距实500 kHz，实现了细间距谱线功能。
以上所述，仅为本发明的优选实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (3)

1.基于锁相环机理的高平坦度宽带梳状谱发生器，包括R分频器、鉴相器PD、环路滤波LP、压控振荡器VCO、N分频器、带通滤波器，其特征在于：所述R分频器、鉴相器PD、环路滤波LP、压控振荡器VCO、N分频器、带通滤波器依次连接，R分频器的另一端为信号输入端，带通滤波器的另一端为信号输出端，还包括N分频器的输出端与鉴相器PD的输入端连接；
所述鉴相器PD、R分频器、N分频器及压控振荡器VCO封装在一个锁相环芯片PLL中；
还包括与锁相环芯片PLL连接的环路滤波器LP；
所述锁相环芯片PLL上还连接有线性稳压芯片LDO；
所述鉴相器PD、R分频器、N分频器及压控振荡器VCO和环路滤波器LP组成了一个锁相环，利用梳状谱间距作为锁相环的鉴相频率进行高频时钟锁定和利用锁相环反馈回路的N分频器对高频时钟进行分频得到脉冲信号即梳状谱信号；
所述信号输入端的参考输入信号输入经过R分频器进行分频后输入到鉴相器输入端，同时压控振荡器VCO的输出经过N分频器处理后为鉴相器的另一输入，当锁相环稳定锁定到高频时钟频率后，N分频器的输出一部分引出来即得到梳状谱信号，然后通过带通滤波器抑制干扰信号得到最终输出梳状谱信号；
通过程序控制使R分频器的输出为梳状谱间隔频率，VCO的输出频率经过N分频器处理后的回路频率也设定为梳状谱间隔频率。
2.根据权利要求1所述的基于锁相环机理的高平坦度宽带梳状谱发生器，其特征在于：所述锁相环最终稳定锁定后的压控振荡器VCO输出频率是高频时钟信号。
3.根据权利要求2所述的基于锁相环机理的高平坦度宽带梳状谱发生器，其特征在于：所述利用锁相环反馈回路的N分频器对高频时钟进行分频得到脉冲信号作为梳状谱信号。
CN201810883005.1A 2018-08-06 2018-08-06 基于锁相环机理的高平坦度宽带梳状谱发生器 Active CN109039309B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810883005.1A CN109039309B (zh) 2018-08-06 2018-08-06 基于锁相环机理的高平坦度宽带梳状谱发生器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810883005.1A CN109039309B (zh) 2018-08-06 2018-08-06 基于锁相环机理的高平坦度宽带梳状谱发生器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109039309A CN109039309A (zh) 2018-12-18
CN109039309B true CN109039309B (zh) 2020-11-10

Family

ID=64649598

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810883005.1A Active CN109039309B (zh) 2018-08-06 2018-08-06 基于锁相环机理的高平坦度宽带梳状谱发生器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109039309B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112751628B (zh) * 2020-12-18 2022-06-07 中国电子科技集团公司第二十研究所 一种多个有限带宽范围内梳状谱干扰信号频点确定方法
CN112730932A (zh) * 2020-12-23 2021-04-30 广州广电计量检测股份有限公司 一种梳状谱信号发生系统
CN112653459A (zh) * 2020-12-28 2021-04-13 成都美数科技有限公司 一种可实时校准的射频信号源
CN113162617B (zh) * 2021-02-23 2023-04-11 青岛君戎华讯太赫兹科技有限公司 一种低相噪x波段频率源及其调制方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5451910A (en) * 1993-08-12 1995-09-19 Northrop Grumman Corporation Frequency synthesizer with comb spectrum mixer and fractional comb frequency offset
WO2008155449A1 (en) * 2007-06-21 2008-12-24 Nokia Corporation Controlling phase locked loop
KR20120132987A (ko) * 2011-05-30 2012-12-10 주식회사 브로던 콤제너레이터를 이용한 위상고정 발진기
CN103178838A (zh) * 2011-12-21 2013-06-26 北京普源精电科技有限公司 一种锁相回路或锁相环频率合成装置及方法
CN203775191U (zh) * 2014-03-17 2014-08-13 电子科技大学 一种特高频宽带校正信号源
US9209927B2 (en) * 2012-10-24 2015-12-08 Zte Corporation Method and apparatus for generation of frequency- and phase-locked subcarrier

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009044444A1 (ja) * 2007-10-01 2009-04-09 Fujitsu Limited クロック生成装置およびクロック生成方法
US9705511B2 (en) * 2015-06-18 2017-07-11 Yekutiel Josefsberg Ultra low phase noise frequency synthesizer
CN106209089A (zh) * 2016-08-02 2016-12-07 中国电子科技集团公司第三十八研究所 一种单环路分频式宽带锁相频率合成器

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5451910A (en) * 1993-08-12 1995-09-19 Northrop Grumman Corporation Frequency synthesizer with comb spectrum mixer and fractional comb frequency offset
WO2008155449A1 (en) * 2007-06-21 2008-12-24 Nokia Corporation Controlling phase locked loop
KR20120132987A (ko) * 2011-05-30 2012-12-10 주식회사 브로던 콤제너레이터를 이용한 위상고정 발진기
CN103178838A (zh) * 2011-12-21 2013-06-26 北京普源精电科技有限公司 一种锁相回路或锁相环频率合成装置及方法
US9209927B2 (en) * 2012-10-24 2015-12-08 Zte Corporation Method and apparatus for generation of frequency- and phase-locked subcarrier
CN203775191U (zh) * 2014-03-17 2014-08-13 电子科技大学 一种特高频宽带校正信号源

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A low-cost comb generator for the characterization of test sites;A.Bellato;《10th International Symposium on Electromagnetic Compatibility》;20111115;61-66 *
一种新型数字超宽带梳状谱信号发生器的研制;刘宇军;《科学技术与工程》;20160229;第16卷(第5期);161-164 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN109039309A (zh) 2018-12-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109039309B (zh) 基于锁相环机理的高平坦度宽带梳状谱发生器
US7701299B2 (en) Low phase noise PLL synthesizer
US8493111B1 (en) Ultra high frequency resolution fractional N synthesizer
EP2873152B1 (en) Ultra low phase noise signal source
US6057735A (en) Amplifier for continuous high gain, narrowband signal amplification
US9270289B2 (en) Monolithic signal generation for injection locking
US9813230B2 (en) Method and apparatus for cancellation of interference from a spread spectrum phase lock loop
US9628066B1 (en) Fast switching, low phase noise frequency synthesizer
US20130271229A1 (en) Method and apparatus for local oscillator
CN101567689B (zh) 一种基于等效鉴相频率的锁相环
CN116449912B (zh) 相位可调多通道信号源
CN109245831B (zh) 低频-射频网络分析仪
CN110798210A (zh) 一种频率合成装置
CN112290934A (zh) 基于Bias-Tee信号合成的可控抖动时钟产生装置
US8390358B2 (en) Integrated jitter compliant clock signal generation
KR101874105B1 (ko) 다대역 하이브리드 주파수 합성기
CN115085818B (zh) 一种用于激光器调制的零谐波宽频可调输出的射频信号源
CN103312324A (zh) 短波段信号的生成方法及系统
CN108092663A (zh) 频率发生装置和频率发生方法
CN112152610B (zh) 一种具有宽带快速跳频功能的锁相环
CN116414181A (zh) 宽频带捷变源及信号模拟器
CN105763188B (zh) 改善发射机射频指标的方法和装置
WO2021120836A1 (zh) 一种频率合成器、频率合成方法、电子设备及存储介质
Rutkowski et al. Characterization of Frequency Converters’ Phase Noise Transfer Function
WO2019127054A1 (zh) 频率发生装置和频率发生方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant