CN109412591B - 一种x波段细步进频综生成方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种X波段细步进频综生成方法及系统，其中方法包括步骤：(1)生成混频本振信号；(2)生成DDS基带信号；(3)将所述混频本振信号与所述DDS基带信号进行混频形成频综信号输出。本发明在传统频率合成技术基础上进行优化改进，设计了DDS结合倍频混频的电路结构，实现了工作在X波段且频率步进达到1KHz的频综信号产生，同时兼顾了优异的相位噪声特性和良好的杂散抑制能力，工程上解决了高频段和细频率步进频综信号的产生难题，可为变频通道提供纯度好、质量高的本振信号。

Description

一种X波段细步进频综生成方法及系统
技术领域
本发明涉及频率合成领域，尤其是一种X波段细步进频综生成方法及系统。
背景技术
频率合成是将具有高精度、高稳定度的参考基准源经过混频、倍频、分频等信号处理，通过进行数学意义上的加、减、乘、除四则运算产生大量具有同样精确度与稳定度的频率合成信号。频率合成器是决定电子系统性能的关键设备，在通信、雷达、制导等军用民用电子设备中发挥着日益重要作用。
频率源的关键指标包括工作频段、频率步进、相位噪声、杂散抑制等，各个指标之间相互制约，需要根据应用需求选择合理的设计方案。传统的频率合成技术主要包括锁相环(PLL)和直接频率合成技术等，其中直接数字合成技术(DDS)是直接频率合成技术的一种，其随着数字器件的迅速发展得到了越来越广泛的应用。上述频率合成技术各有优劣，比如PLL工作频率高、输出带宽宽，但相位、噪声等性能较差；DDS频率步进细、相位噪声好，但工作频率低，输出带宽窄。
发明内容
基于现有技术的上述缺陷，本发明实施例提供一种在较高工作频率(X波段)和极细频率步进(≤1KHz)条件下保持相位噪声、杂散抑制优异特能的X波段细步进频综生成方法及系统。
本发明能够以多种方式实现，包括方法、系统、设备、装置或计算机可读介质，在下面论述本发明的几个实施例。
一种X波段细步进频综生成方法，包括步骤：
(1)生成混频本振信号；
(2)生成DDS基带信号；
(3)将所述混频本振信号与所述DDS基带信号进行混频形成频综信号输出。
进一步地，步骤(1)还生成DDS时钟。
进一步地，步骤(1)生成的混频本振信号包括第一级混频本振信号与第二级混频本振信号。
进一步地，步骤(1)中将基准参考信号进行倍频处理与功分处理，得到两路同源倍频信号，其中一路倍频信号经再次功分处理得到DDS时钟与第一级混频本振信号，另一路倍频信号经再次倍频处理得到第二级混频本振信号。
进一步地，步骤(2)中将所述DDS时钟经DDS处理与滤波处理生成DDS基带信号。
进一步地，步骤(3)中将所述DDS基带信号与所述第一级混频本振信号混频后，与所述第二级混频本振信号再次混频形成频综信号输出，且每次混频处理后均进行滤波放大处理。
进一步地，利用梳线发生器对另一路倍频信号进行再次倍频处理得到第二级混频本振信号。
一种X波段细步进频综生成系统，包括倍频信号产生单元、DDS单元和混频单元，所述倍频信号产生单元对应连接所述DDS单元和所述混频单元，所述DDS单元对应连接所述混频单元，所述倍频信号产生单元包括倍频器与功分器，所述DDS单元包括DDS和滤波器，所述混频单元包括混频器和滤波器。
本发明实施例可实现的积极有益技术效果包括：在传统频率合成技术基础上进行优化改进，设计了DDS结合倍频混频的电路结构，实现了工作在X波段且频率步进达到1KHz的频综信号产生，同时兼顾了优异的相位噪声特性和良好的杂散抑制能力，工程上解决了高频段和细频率步进频综信号的产生难题，可为变频通道提供纯度好、质量高的本振信号。
本发明的其他方面和优点根据下面结合附图的详细的描述而变得明显，所述附图通过示例说明本发明的原理。
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为本发明实施例提供的倍频信号产生单元结构示意图；
图2为本发明实施例提供的DDS单元结构示意图；
图3为本发明实施例提供的混频单元结构示意图。
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。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
名词解释
DDS是直接数字式频率合成器(Direct Digital Synthesizer)的英文缩写，与传统的频率合成器相比，DDS具有低成本、低功耗、高分辨率和快速转换等优点，广泛应用于电信与电子仪器领域，是实现设备全数字化的一个关键技术。
本发明利用了通过混频器将低频信号搬移至中高频信号的频率合成过程中，信号的信号纯度和相位噪声不受明显影响的特点，通过产生倍频频率组合和DDS基带信号，构建了DDS+倍频混频的电路结构，通过滤波放大处理，实现了X波段细步进频综信号输出，有效解决了传统单一频率合成技术在工作频段、频率步进和相位噪声等各项指标不易兼顾的问题，明显提升了变频本振源的综合指标特性。
具体地，一种X波段细步进频综生成系统，包括倍频信号产生单元、DDS单元和混频单元，所述倍频信号产生单元对应连接所述DDS单元和所述混频单元，所述DDS单元对应连接所述混频单元，所述倍频信号产生单元包括倍频器与功分器，所述DDS单元包括DDS和滤波器，所述混频单元包括混频器和滤波器。一种X波段细步进频综生成方法，包括步骤：
(1)生成混频本振信号；
(2)生成DDS基带信号；
(3)将所述混频本振信号与所述DDS基带信号进行混频形成频综信号输出。
图1为本发明实施例提供的倍频信号产生单元结构示意图，倍频信号产生单元用于生成混频本振信号和DDS时钟，其中生成的混频本振信号包括第一级混频本振信号与第二级混频本振信号。具体地，将基准参考信号进行滤波、倍频与功分处理，得到两路同源高纯度倍频信号，其中一路倍频信号经再次功分处理得到DDS时钟与第一级混频本振信号，另一路倍频信号经再次倍频处理得到第二级混频本振信号。优化地，对另一路倍频信号通过梳线发生器进行再次倍频处理，后经滤波放大处理得到第二级混频本振信号，利用梳线发生器进行二级倍频，可发挥梳状谱信号在高频段的优良频谱特性。
图2为本发明实施例提供的DDS单元结构示意图，DDS单元包括DDS和滤波器，用于将DDS时钟经DDS处理与滤波处理生成DDS基带信号。具体地，DDS单元对DDS时钟滤波去除杂散后进行数字合成，产生带宽为5MHz，频率步进1KHz的DDS基带信号，用于提供给后级电路混频，可以保证最终合成信号的细步进频率分辨力能力。
图3为本发明实施例提供的混频单元结构示意图，混频单元包括混频器和滤波器，用于将所述DDS基带信号与所述第一级混频本振信号混频后，与所述第二级混频本振信号再次混频形成频综信号输出，每次混频处理后均进行滤波放大处理。将混频本振信号进行两级混频，并分别滤波放大，最终形成X波段细步进、低相位噪声频率合成信号输出，通过对混频输出频谱交调杂散分析，设置合理的滤波器带外抑制要求，保证最终的信号输出具有较好的低杂散特性。采用两级混频的原因是DDS基带信号输出频率低、带宽窄，如果仅通过一级混频直接将频谱搬移至X波段，输出的主信号频偏附近存在较多混频交调信号，混频交调信号与输出主信号频率接近，很难通过滤波器直接滤除，工程实现难度大，改进后的混频方案通过对DDS基带信号进行两级混频，并进行逐级滤波，降低了单级滤波器的设计难度，工程实现性良好。
通过上述各电路功能单元的组合，形成了一种基于DDS的X波段细步进频综生成方法，保证了输出的合成信号兼具工作频率高、频率步进细、相位噪声低和杂散抑制优良的频谱特性，可为变频通道提供纯度高、质量好的本振信号，实现了高质量变频接收机本振信号的产生，较好地满足了工程需求。与工作频段相同的单环整数锁相频率源相比，频率步进可由MHz量级提升至KHz量级、Hz量级甚至更细频率步进，相位噪声优化10dB～15dB，杂散抑制性能提高10dB以上，整体效果提升明显。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (2)

1.一种X波段细步进频综生成方法，其特征在于包括步骤：
(1)生成混频本振信号：将基准参考信号进行滤波、倍频与功分处理，得到两路同源高纯度倍频信号，其中一路倍频信号经再次功分处理得到DDS时钟与第一级混频本振信号，另一路倍频信号利用梳线发生器再次倍频处理得到第二级混频本振信号；
(2)生成DDS基带信号：对所述DDS时钟滤波去除杂散后进行数字合成，产生DDS基带信号，用于提供给后级电路混频；
(3)将所述混频本振信号与所述DDS基带信号进行混频形成频综信号输出：将所述DDS基带信号与所述第一级混频本振信号混频后，与所述第二级混频本振信号再次混频形成频综信号输出，每次混频处理后均进行滤波放大处理。
2.一种X波段细步进频综生成系统，其特征在于包括倍频信号产生单元、DDS单元和混频单元，所述倍频信号产生单元对应连接所述DDS单元和所述混频单元，所述DDS单元对应连接所述混频单元，所述倍频信号产生单元包括倍频器与功分器，所述DDS单元包括DDS和滤波器，所述混频单元包括混频器和滤波器；
所述倍频信号产生单元用于将基准参考信号进行滤波、倍频与功分处理，得到两路同源高纯度倍频信号，其中一路倍频信号经再次功分处理得到DDS时钟与第一级混频本振信号，另一路倍频信号利用梳线发生器再次倍频处理得到第二级混频本振信号；
所述DDS单元用于对所述DDS时钟滤波去除杂散后进行数字合成，产生DDS基带信号，用于提供给后级电路混频；
所述混频单元用于将所述DDS基带信号与所述第一级混频本振信号混频后，与所述第二级混频本振信号再次混频形成频综信号输出，每次混频处理后均进行滤波放大处理。
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