CN110830060B - 一种射频信号发生装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种射频信号发生装置及方法，所述方法包括放大功分单元、混频锁相单元和开关放大单元；所述放大功分单元用于对外部参考信号进行功率放大和功率分配，得到两路参考时钟信号；所述混频锁相单元用于形成与每路参考时钟信号分别对应的两路射频信号；所述开关放大单元用于对每路射频信号进行开关选择和放大得到捷变射频信号，本发明可形成具有低相位噪声的射频信号，提高装置的快速捷变能力。

Description

一种射频信号发生装置及方法
技术领域
本发明涉及射频信号发生技术领域。更具体地，涉及一种射频信号发生装置及方法。
背景技术
射频信号发生装置是雷达系统的重要组成部分，其作用是给雷达系统提供各种所需信号，其性能指标的优劣直接决定了雷达系统的好坏。射频信号发生装置采用频率合成技术实现，包括：直接式频率合成技术、间接式频率合成技术(锁相环)和直接数字频率合成技术。相比之下，锁相环具有电路简单、成本低、易实现等特点，但缺点是产生的信号相位噪声较差，捷变时间较长。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种射频信号发生装置，形成具有低相位噪声的射频信号，提高装置的快速捷变能力。本发明的另一个目的在于提供一种射频信号发生方法。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
本发明公开了一种射频信号发生装置，包括放大功分单元、混频锁相单元和开关放大单元；
所述放大功分单元用于对外部参考信号进行功率放大和功率分配，得到两路参考时钟信号；
所述混频锁相单元用于形成与每路参考时钟信号分别对应的两路射频信号；
所述开关放大单元用于对每路射频信号进行开关选择和放大得到捷变射频信号。
优选的，所述放大功分单元包括参考信号放大器和功率分配器；
所述参考信号放大器用于对外部参考信号进行功率放大；
所述功率分配器用于对功率放大后的参考信号进行功率分配得到两路参考时钟信号。
优选的，所述参考信号放大器的第一端用于接收外部参考信号，第二端与所述功率分配器的第一端连接；
所述功率分配器的第二端和第三端分别输出第一参考时钟信号和第二参考时钟信号的两路参考时钟信号。
优选的，所述混频锁相单元包括两个传输通道，分别对两路参考时钟信号进行处理，输出第一射频信号和第二射频信号的两路射频信号。
优选的，所述传输通道包括鉴相器、环路滤波器、压控振荡器、混频器和PDRO；
所述鉴相器用于对所述参考时钟信号和混频器输出的中频信号进行数字处理；
环路滤波器用于对数字处理后的信号进行滤波处理；
压控振荡器用于根据滤波后的信号输出射频信号，所述压控振荡器输出的射频信号进一步与PDRO的输出信号经混频器形成所述中频信号。
优选的，
所述鉴相器的第一端与所述放大功分单元连接，用于接收所述参考时钟信号，第二端与所述环路滤波器的第一端连接；
所述环路滤波器的第二端与所述压控振荡器第一端连接；
所述压控振荡器的第二端与所述开关放大单元连接，用于输出射频信号，第三端与所述混频器的第一端连接；
所述混频器的第二端与PDRO的第一端连接，第三端与鉴相器第三端连接。
优选的，所述开关放大单元包括单刀双掷开关和输出放大器；
所述单刀双掷开关与所述混频锁相单元连接，用于对所述两路射频信号进行选择处理；
所述输出放大器用于对选择处理后的信号进行功率放大，输出捷变射频信号。
优选的，所述单刀双掷开关的第一端和第二端用于分别接收所述两路射频信号；
所述输出放大器的第三端与所述输出放大器的第一端连接。
优选的，还包括对所述放大功分单元、混频锁相单元和开关放大单元进行电源控制和状态监测的电源控制和状态监测电路。
本发明还公开了一种射频信号发生方法，包括：
对外部参考信号进行功率放大和功率分配，得到两路参考时钟信号；
形成与每路参考时钟信号分别对应的两路射频信号；
对每路射频信号进行开关选择和放大得到捷变射频信号。
本发明通过放大功分单元对外部的参考信号进行功率放大和功率分配形成两路参考时钟信号，进一步通过混频锁相单元形成与每路参考时钟信号分别对应的两路不同频点的低相噪射频信号，再通过开关放大单元对每路射频信号进行开关选择和放大得到捷变射频信号，选择输出其中一路低相噪射频信号，实现频率源输出射频信号的低相位噪声指标和快速捷变，形成具有低相位噪声的射频信号，即降低射频信号的相位噪声，提高装置的快速捷变能力。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1示出本发明一种射频信号发生装置具体实施例的结构图；
图2示出本发明一种射频信号发生方法具体实施例的流程图；
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
根据本发明的一个方面，本实施例公开了一种射频信号发生装置14。如图1所示，本实施例中，所述射频信号发生装置14包括放大功分单元1、混频锁相单元2和开关放大单元3。
其中，所述放大功分单元1用于对外部参考信号进行功率放大和功率分配，得到两路参考时钟信号。
所述混频锁相单元2用于形成与每路参考时钟信号分别对应的两路射频信号。
所述开关放大单元3用于对每路射频信号进行开关选择和放大得到捷变射频信号。
本发明通过放大功分单元1对外部的参考信号进行功率放大和功率分配形成两路参考时钟信号，进一步通过混频锁相单元2形成与每路参考时钟信号分别对应的两路不同频点的低相噪射频信号，再通过开关放大单元3对每路射频信号进行开关选择和放大得到捷变射频信号，选择输出其中一路低相噪射频信号，实现频率源输出射频信号的低相位噪声指标和快速捷变。
在优选的实施方式中，所述放大功分单元1可包括参考信号放大器4和功率分配器5。其中，所述参考信号放大器4用于对外部参考信号进行功率放大。所述功率分配器5用于对功率放大后的参考信号进行功率分配得到两路参考时钟信号。
在优选的实施方式中，所述参考信号放大器4的第一端用于接收外部参考信号，第二端与所述功率分配器5的第一端连接。其中，所述功率分配器5的第二端和第三端分别输出第一参考时钟信号和第二参考时钟信号的两路参考时钟信号。
在优选的实施方式中，所述混频锁相单元2包括两个传输通道，分别对两路参考时钟信号进行处理，输出第一射频信号和第二射频信号的两路射频信号。
在优选的实施方式中，所述传输通道可包括鉴相器6、环路滤波器7、压控振荡器8、混频器9和PDRO10。其中，所述鉴相器6用于对所述参考时钟信号和混频器9输出的中频信号进行数字处理。环路滤波器7用于对数字处理后的信号进行滤波处理。压控振荡器8用于根据滤波后的信号输出射频信号，所述压控振荡器8输出的射频信号进一步与PDRO10的输出信号经混频器9形成所述中频信号。
在优选的实施方式中，所述鉴相器6的第一端与所述放大功分单元1连接，用于接收所述参考时钟信号，第二端与所述环路滤波器7的第一端连接。其中，所述环路滤波器7的第二端与所述压控振荡器8第一端连接，所述压控振荡器8的第二端与所述开关放大单元3连接，用于输出射频信号，第三端与所述混频器9的第一端连接，所述混频器9的第二端与PDRO10的第一端连接，第三端与鉴相器6第三端连接。
在优选的实施方式中，所述开关放大单元3包括单刀双掷开关11和输出放大器12。其中，所述单刀双掷开关11与所述混频锁相单元2连接，用于对所述两路射频信号进行选择处理。所述输出放大器12用于对选择处理后的信号进行功率放大，输出捷变射频信号。
在优选的实施方式中，所述单刀双掷开关11的第一端和第二端用于分别接收所述两路射频信号。其中，所述输出放大器12的第三端与所述输出放大器12的第一端连接。
在优选的实施方式中，为了提高射频信号发生装置14的可控性，射频信号发生装置14还包括对所述放大功分单元1、混频锁相单元2和开关放大单元3进行电源控制和状态监测的电源控制和状态监测电路13。其中，电源控制和状态监测电路13可采用现有的可实现电源控制和状态监测的电源控制和状态监测电路13，本发明对此并不作限定。
下面通过一个具体例子来对本发明作进一步的说明，如图1所示，该具体例子中，射频信号发生装置14包括参考信号放大器4、功率分配器5、鉴相器6、环路滤波器7、压控振荡器8、混频器9、PDRO10(取样锁相频率合成器)、单刀双掷开关11和输出放大器12。其中，鉴相器6、环路滤波器7、压控振荡器8、混频器9和PDRO10的数量为两个。
其中，参考信号放大器4的第一端为信号输入端，参考信号放大器4的第一端与外部设备连接，接收外部设备传输的参考信号，并对所述参考信号进行功率放大，参考信号放大器4的第二端为信号输出端，参考信号放大器4的第二端与功率分配器5的第一端连接，通过第二端将功率放大后的参考信号传输至功率分配器5，功率分配器5用于对功率放大后的参考信号进行功率分配得到两路参考时钟信号。
混频锁相单元2包括两个传输通道，其中，每个传输通道包括一个鉴相器6、一个环路滤波器7、一个压控振荡器8、一个混频器9和一个PDRO10。具体的，功率分配器5包括第二端和第三端两个信号输出端，功率分配器5的第二端和第三端分别与两个传输通道的鉴相器6的第一端连接，将参考时钟信号传输给鉴相器6。鉴相器6的第二端为信号输出端，与环路滤波器7的第一端连接，鉴相器6对数字处理后的参考时钟信号传输给环路滤波器7。环路滤波器7的第二端与压控振荡器8的第一端连接，环路滤波器7对数字处理后的参考时钟信号进行滤波后传输给压控振荡器8。压控振荡器8包括第二端和第三端两个信号输出端，其中，第二端与单刀双掷开关11的第一端连接，第三端与混频器9的第一端连接，压控振荡器8通过第二端向单刀双掷开关11传输射频信号以及通过第三端向混频器9传输射频信号。混频器9的第二端与PDRO10的第一端连接，第三端与鉴相器6第三端连接。所述压控振荡器8输出的射频信号进一步与PDRO10的输出信号经混频器9形成所述中频信号后传输给鉴相器6。
单刀双掷开关11的第一端和第二端分别与两路传输通道的压控振荡器8的第二端连接，单刀双掷开关11的第三端与输出放大器12的第一端连接。单刀双掷开关11接收两路不同频点的射频信号，通过控制单刀双掷开关11选择其中一路不同频点的射频信号，经输出放大器12进行功率放大后通过输出放大器12的第二端输出，从而实现频率源输出射频信号的低相位噪声指标和快速捷变。
基于相同原理，本实施例还公开了一种射频信号发生方法。如图2所示，本实施例中，所述方法包括：
S100：对外部参考信号进行功率放大和功率分配，得到两路参考时钟信号。
S200：形成与每路参考时钟信号分别对应的两路射频信号。
S300：对每路射频信号进行开关选择和放大得到捷变射频信号。
由于该系统解决问题的原理与以上方法类似，因此本系统的实施可以参见方法的实施，在此不再赘述。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (7)

1.一种射频信号发生装置，其特征在于，包括放大功分单元、混频锁相单元和开关放大单元；
所述放大功分单元用于对外部参考信号进行功率放大和功率分配，得到两路参考时钟信号；
所述混频锁相单元用于形成与每路参考时钟信号分别对应的两路射频信号，所述混频锁相单元包括两个传输通道，分别对两路参考时钟信号进行处理，输出第一射频信号和第二射频信号的两路射频信号；
所述传输通道包括鉴相器、环路滤波器、压控振荡器、混频器和PDRO；
所述鉴相器用于对所述参考时钟信号和混频器输出的中频信号进行数字处理；
环路滤波器用于对数字处理后的信号进行滤波处理；
压控振荡器用于根据滤波后的信号输出射频信号，所述压控振荡器输出的射频信号进一步与PDRO的输出信号经混频器形成所述中频信号；
所述鉴相器的第一端与所述放大功分单元连接，用于接收所述参考时钟信号，第二端与所述环路滤波器的第一端连接；
所述环路滤波器的第二端与所述压控振荡器第一端连接；
所述压控振荡器的第二端与所述开关放大单元连接，用于输出射频信号，第三端与所述混频器的第一端连接；
所述混频器的第二端与PDRO的第一端连接，第三端与鉴相器第三端连接；
所述开关放大单元用于对每路射频信号进行开关选择和放大得到捷变射频信号。
2.根据权利要求1所述的射频信号发生装置，其特征在于，所述放大功分单元包括参考信号放大器和功率分配器；
所述参考信号放大器用于对外部参考信号进行功率放大；
所述功率分配器用于对功率放大后的参考信号进行功率分配得到两路参考时钟信号。
3.根据权利要求2所述的射频信号发生装置，其特征在于，所述参考信号放大器的第一端用于接收外部参考信号，第二端与所述功率分配器的第一端连接；
所述功率分配器的第二端和第三端分别输出第一参考时钟信号和第二参考时钟信号的两路参考时钟信号。
4.根据权利要求1所述的射频信号发生装置，其特征在于，所述开关放大单元包括单刀双掷开关和输出放大器；
所述单刀双掷开关与所述混频锁相单元连接，用于对所述两路射频信号进行选择处理；
所述输出放大器用于对选择处理后的信号进行功率放大，输出捷变射频信号。
5.根据权利要求4所述的射频信号发生装置，其特征在于，所述单刀双掷开关的第一端和第二端用于分别接收所述两路射频信号；
所述输出放大器的第三端与所述输出放大器的第一端连接。
6.根据权利要求1所述的射频信号发生装置，其特征在于，还包括对所述放大功分单元、混频锁相单元和开关放大单元进行电源控制和状态监测的电源控制和状态监测电路。
7.一种利用权利要求1-6任一项所述的射频信号发生装置实现的射频信号发生方法，其特征在于，包括：
对外部参考信号进行功率放大和功率分配，得到两路参考时钟信号；
形成与每路参考时钟信号分别对应的两路射频信号；
对每路射频信号进行开关选择和放大得到捷变射频信号。
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