CN109510622A - 一种用于射频合成源的参考电路系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于着陆导航的射频参考电路系统，所述包括：参考电路子系统与音频产生及调理子系统；所述参考电路子系统包括外参考电路、积分器、电调谐控制电路、恒温晶体振荡器、双D型鉴相器、无源环路滤波器、功分器、放大器、开关电路；所述音频产生及调理子系统包括音频信号产生电路、滤波电路、幅度控制电路、放大电路。当系统处于外参考模式时，通过外参考电路与电调谐共同调节的方式，实现恒温振荡器产生的基准信号稳定输出，并通过鉴相器、无源环路滤波器、功分器、放大电路作用后输出一个稳定的参考信号；当系统处于音频产生及调理模式时，通过一个FPGA产生两路互不干扰音频数字信号按需求分别输出至对应端口，保证信号源的一致性。

Description

一种用于射频合成源的参考电路系统
技术领域
本发明涉及一种集成电路系统，尤其涉及一种用于射频合成源的参考电路系统。
背景技术
随着集成电路的发展，越来越多的功能模块集成到同一芯片上。基准参考作为集成电路芯片必不可少的部分，为整个集成电路芯片提供稳定的基准电压或电流，其稳定程度和输出信号的一致性很大程度上决定整个集成电路芯片系统性能的优劣。因而，一个高精度基准参考电路系统在集成电路中非常关键。
发明内容
本发明的目的之一至少在于，针对如何克服上述现有技术存在的问题，提供一种用于着陆导航系统中的射频合成源参考电路系统。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案包括以下各方面。
一种用于射频合成源的参考电路系统，所述包括：参考电路子系统与音频信号产生子系统、切换开关；所述切换开关用于实现参考电路子系统与音频信号产生子系统的转换；
所述参考电路子系统包括外参考电路、积分器、电调谐控制电路、恒温晶体振荡器、双D型鉴相器、无源环路滤波器、功分器、放大器、开关电路；
当切换开关切换至参考电路子系统时，外参考电路输出的误差电压与所述电调谐控制电路产生的控制电压经过积分器相加后输出压控电压至恒温晶体振荡器，以校准恒温晶体振荡器的频率、使其输出一个频率稳定的信号；所述恒温晶体振荡器经过校准后产生一个频率稳定的内部基准信号，所述内部基准信号经输出至所述双D型鉴相器进行鉴相，鉴相后的内部基准信号经由无源环路滤波器进行滤波，滤波排除干扰后输出至功分器；所述功分器将振荡器输出的内部基准信号分成两路，一路作为双D型鉴相器的反馈信号，为双D型鉴相器提供鉴相频率，另一路输出信号受脉冲控制信号控制，当该脉冲控制信号为高电平时，由所述脉冲控制信号为放大器提供工作电压、并导通开关电路，以使所述输出信号经由放大器、开关电路输出一个本振参考信号；
当切换开关切换至音频信号产生子系统时，所述音频信号产生子系统通过数字方式产生两路音频信号，从相应的输出端口分别输出一个音频输出信号和一个调制信号。
优选的，所述参考电路系统中，所述外参考电路包括：两个取样脉冲发生器、取样脉冲相位鉴别器；
当切换开关切换至参考电路子系统时，所述外参考电路产生一个外部基准信号，经两个取样脉冲发生器产生两路幅度相等、相位相反的脉冲信号，所述脉冲信号在取样脉冲相位鉴别器与外参考电路的内部基准信号进行鉴相，以产生所述误差电压。
优选的，所述参考电路系统中，所述电调谐控制电路还包括一个双数模变换器、第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器，所述双数模变换器的第一输出端与所述第一运算放大器的反相输入端连接，所述双数模变换器的第二输出端与所述第二运算放大器的反相输入端连接，所述第一运算放大器的输出端、第二运算放大器的输出端与所述第三运算放大器的同相输入端相连，以在所述电调谐控制电路工作时通过第一运算放大器输出一个粗调电压，通过第二运算放大器输出一个细调电压，所述粗调电压、细调电压经过第三运算放大器缓冲生成所述压控电压。
优选的，所述参考电路系统中，所述音频信号产生子系统包括现场可编程门阵列、数模转换器、滤波电路、幅度调制电路、放大电路。
优选的，所述参考电路系统中，所述现场可编程门阵列用于输出两路14位的波形数据，并向所述数模转换器输出相应的使能时钟信号以使数模转换器进行信号处理；所述数模转换器用于将现场可编程门阵列输出的两路数字形式的波形数据转换成相应的音频信号，所述滤波电路用于将两路音频信号进行滤波处理，所述幅度调制电路用于将两路音频信号进行幅度调制，所述放大电路用于将两路音频信号进行放大后输出。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明至少具有以下有益效果：
当系统处于外参考模式时，通过外参考电路与电调谐共同调节的方式，能够使恒温振荡器产生的基准信号达到更高的频率准确度，并通过双D型鉴相器、无源环路滤波器、功分器、放大电路作用后输出一个稳定的参考信号；
当系统处于音频产生模式时，通过一个FPGA产生两路互不干扰音频数字信号按需求分别输出至对应端口，保证信号源的一致性。
附图说明
图1是根据本发明示例性实施例的参考电路子系统工作原理框图。
图2是根据本发明示例性实施例的外参考电路两个脉冲取样发生器电路结构示意图。
图3是根据本发明示例性实施例的电调谐控制电路结构示意图。
图4是根据本发明示例性实施例的双D型鉴相器电路结构示意图。
图5是根据本发明示例性实施例的脉冲控制信号控制输出本振信号电路结构示意图。
图6是根据本发明示例性实施例的音频产生电路结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明，以使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1示出了根据本发明示例性实施例的一种用于着陆导航的射频参考电路系统的原理图框图。该实施例的参考电路系统主要包括：
一种用于着陆导航的射频参考电路系统，其特征在于，所述包括：参考电路子系统与音频产生及调理子系统、切换开关；
所述参考电路子系统包括外参考电路、积分器、电调谐控制电路、恒温晶体振荡器、双D型鉴相器、无源环路滤波器、功分器、放大器、开关电路；所述音频产生子系统包括音频信号产生电路、滤波电路、幅度控制电路、放大电路。
如图2所示，当切换开关切换至参考电路子系统，即系统处于外参考工作状态时，外参考电路产生一个外部基准信号(输入特性：10MHz，正弦波，1±0.3Vpp,)经其中的取样脉冲发生器D3和D4产生两路幅度相等相位相反的脉冲信号，在取样脉冲相位鉴别器V200～V203与内部基准信号进行鉴相，以产生一个误差电压。产生的误差电压通过开关电路之后在积分器、运算放大器与10MHzDAC控制电压(由电调谐控制电路产生的控制电压)相加，输出压控电压去锁定所述恒温晶体振荡器N100的频率。所述恒温晶体振荡器为100MHz，将其进行10分频后产生一个10MHz基准信号。
所述基准信号的频率精度用电调谐方式来实现，如图3所示，电调谐控制电路为N200(双数模变换器,N2组成的100MHz DAC控制电路进行。所述电调谐控制电路产生的控制电压与外参考电路产生的误差电压通过开关电路之后在积分器、运算放大器与10MHzDAC控制电压(由电调谐控制电路产生的控制电压)相加共同调整所述恒温晶体振荡器N100的频率、10MHz基准信号的频率。所述电调谐方式的原理在于，若基准信号的频率偏离10MHz中心频率，可发送一串串行校准数据经CPLD芯片D18转换为并行的8bit数据去改变双数模变换器N200的输出值，通过运算放大器(图中N2A)输出的是“粗调”电压、比较器(图中N2B)输出的是“细调”电压，两电压相加经N3A缓冲，输出控制电压去控制晶体振荡器的输出频率，达到校准目的。
如图4、图5所示，1000MHz锁相环电路双D型鉴相器是一个以双D触发器作为相位鉴别器的典型锁相环路，鉴相频率10MHz。压控振荡器B400是一个表面声波振荡器，电阻网络R400～R402构成的6dB功分器将振荡器输出信号分裂成两路信号，其中一路被D400、D401除100得到10MHz作为鉴相频率。另一路输出信号受“1GHz VCO ON/OFF”信号控制，当仪器工作在差频频段时该控制信号为高电平，并且受到脉冲控制信号的作用三极管V401导通，并给放大器N401提供工作电压，也为开关电路中三极管V402、三极管V403提供正向偏置。此时另一路输出信号经放大器放大至1GHz，并经开关三极管V402、三极管V403到3dB衰减器、低通滤波器D403滤波后输出，R415、R420、R421组成的3dB衰减器，增加本电路板与输出电路板的隔离度。
所述内部基准信号经输出至所述双D型鉴相器进行鉴相，鉴相后的内部基准信号经由无源环路滤波器进行滤波，滤波排除干扰后输出至功分器；所述功分器将振荡器输出的内部基准信号分成两路，一路作为双D型鉴相器的反馈信号，为双D型鉴相器提供鉴相频率，另一路输出信号受脉冲控制信号控制，当该脉冲控制信号为高电平时，由所述脉冲控制信号为放大器提供工作电压、并导通开关电路，以使所述输出信号经由放大器、开关电路输出一个本振参考信号。
当切换开关切换至音频信号产生子系统，即系统处于音频产生工作状态时，所述音频信号产生电路通过数字方式产生两路音频信号，再通过滤波电路的滤波、幅度控制电路的调整、放大电路的放大后输出一个音频输出信号和一个调制信号。本发明的参考电路系统的音频信号由数字方式产生，能够同时产生两路音频。如图6所示，FPGA芯片D8接收由CPLD芯片D18以SPI形式转发的相关波形数据后通过查表产生相应波形信息输出至D/A转换器产生音频信号，再通过滤波电路、幅度控制电路、放大电路后按需求分别输出至射频合成源的前面板(音频输出信号)、合成板(调幅信号)、输出板(调频信号)。
FPGA芯片接收由CPLD芯片发送的SPI数据后在系统时钟的作用下通过边沿检测将控制信息识别后存放在寄存器中，再根据路由码产生不同的波形数据，最后按需求分别输出两路14位的波形数据、使能以及时钟给双通道D/A转换器以输出音频信号。两路波形数据由FPGA产生后送入14位的双通道D/A转换器N703以及运放N704、N706后转化成音频信号。N705、N707以及外围电路分别构成两个20kHz、300kHz的二阶贝塞尔复共轭极点对低通滤波电路分别对两路音频进行滤波。此两路音频再经双通道A/D转换器N800进行幅度控制后由V800、V801组成的推挽电路进行输出。为增加小信号时的幅度控制精度，在两个通路上设计了N804B、R800、R802以及N804A、R803、R801构成的10：1幅值范围控制电路。当音频输出幅度小于等于500mV时AF1_RANGE、AF2_RANGE置低增大负载减小音频幅度以在A/D转换器位数不变的情况下获得更高的调幅精度。
以上所述，仅为本发明具体实施方式的详细说明，而非对本发明的限制。相关技术领域的技术人员在不脱离本发明的原则和范围的情况下，做出的各种替换、变型以及改进均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于射频合成源的参考电路系统，其特征在于，所述包括：参考电路子系统与音频信号产生子系统、切换开关；所述切换开关用于实现参考电路子系统与音频信号产生子系统的转换；
所述参考电路子系统包括外参考电路、积分器、电调谐控制电路、恒温晶体振荡器、双D型鉴相器、无源环路滤波器、功分器、放大器、开关电路；
当切换开关切换至参考电路子系统时，外参考电路输出的误差电压与所述电调谐控制电路产生的控制电压经过积分器相加后输出压控电压至恒温晶体振荡器，以校准恒温晶体振荡器的频率、使其输出一个频率稳定的信号；所述恒温晶体振荡器经过校准后产生一个频率稳定的内部基准信号，所述内部基准信号经输出至所述双D型鉴相器进行鉴相，鉴相后的内部基准信号经由无源环路滤波器进行滤波，滤波排除干扰后输出至功分器；所述功分器将振荡器输出的内部基准信号分成两路，一路作为双D型鉴相器的反馈信号，为双D型鉴相器提供鉴相频率，另一路输出信号受脉冲控制信号控制，当该脉冲控制信号为高电平时，由所述脉冲控制信号为放大器提供工作电压、并导通开关电路，以使所述输出信号经由放大器、开关电路输出一个本振参考信号；
当切换开关切换至音频信号产生子系统时，所述音频信号产生子系统通过数字方式产生两路音频信号，从相应的输出端口分别输出一个音频输出信号和一个调制信号。
2.根据权利要求1所述的参考电路系统，其特征在于，所述外参考电路包括：两个取样脉冲发生器、取样脉冲相位鉴别器；
当切换开关切换至参考电路子系统时，所述外参考电路产生一个外部基准信号，经两个取样脉冲发生器产生两路幅度相等、相位相反的脉冲信号，所述脉冲信号在取样脉冲相位鉴别器与外参考电路的内部基准信号进行鉴相，以产生所述误差电压。
3.根据权利要求1所述的参考电路系统，其特征在于，所述电调谐控制电路还包括一个双数模变换器、第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器，所述双数模变换器的第一输出端与所述第一运算放大器的反相输入端连接，所述双数模变换器的第二输出端与所述第二运算放大器的反相输入端连接，所述第一运算放大器的输出端、第二运算放大器的输出端与所述第三运算放大器的同相输入端相连，以在所述电调谐控制电路工作时通过第一运算放大器输出一个粗调电压，通过第二运算放大器输出一个细调电压，所述粗调电压、细调电压经过第三运算放大器缓冲生成所述压控电压。
4.根据权利要求1所述的参考电路系统，其特征在于，所述音频信号产生子系统包括现场可编程门阵列、数模转换器、滤波电路、幅度调制电路、放大电路。
5.根据权利要求4所述的参考电路系统，其特征在于，所述现场可编程门阵列用于输出两路14位的波形数据，并向所述数模转换器输出相应的使能时钟信号以使数模转换器进行信号处理；所述数模转换器用于将现场可编程门阵列输出的两路数字形式的波形数据转换成相应的音频信号，所述滤波电路用于将两路音频信号进行滤波处理，所述幅度调制电路用于将两路音频信号进行幅度调制，所述放大电路用于将两路音频信号进行放大后输出。
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