CN112039524A - 一种小型化超宽带微波毫米波信号发生器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种小型化超宽带微波毫米波信号发生器，包括若干依次连接的锁相环、混频电路、与锁相环连接的倍频放大电路以及与混频电路和倍频放大电路连接的功率补偿电路；锁相环输出的信号分为两路，一路通过混频电路后输出混频信号，另一路通过倍频放大电路输出放大信号，两路输出的信号通过和频后输出微波毫米波信号；功率补偿电路分别与混频电路和倍频放大电路连接，用于补偿混频电路和倍频放大电路中信号的功率，采用上述技术方案后，本发明提供的一种超宽带微波毫米信号发生器，通过对电路的设计实现产品小型化、低成本和高指标，同时还使得产品易于生产加工、批量一致性好以及调测工作量小。
Description
技术领域
本发明涉及无线电通信领域中超宽带微波信号发生器领域，尤其涉及一种小型化超宽带微波毫米波信号发生器。
背景技术
微波、毫米波信号发生器是产生极高频信号的电子设备，微波信号是指频率在300MHz～300GHz，对应波长在1mm～1m范围内的电磁波，其中波长在毫米量级的信号称为毫米波。由于微波、毫米波本身体现出来的特性，常规电路理论使用的集总元件在微波、毫米波频段已经失效。微波器件通常是分布元件，电路尺寸与工作频率对应的波长为同一数量级，电压或电流的相位在器件的物理尺度内有明显的变化。在极低频率下，波长足够长，在整个器件范围内相位没有明显变化。在频率高端，波长比器件尺寸小很多，整个器件尺寸内相位变化很明显，对宽带、超宽带跨多倍频程电路设计加工、结构加工精度、表面处理工艺、生产组装工艺等都有很高的要求。要实现超宽带的频率覆盖，需要分很多频段来实现，整个信号发生器体积大、笨重，价格也极其昂贵。
发明内容
本发明的目的是提供一种小型化、低成本、高指标、易于生产加工、批量一致性好、调测工作量很小的超宽带微波毫米信号发生器。
本发明为实现上述目的技术方案为：一种小型化超宽带微波毫米波信号发生器，其特征在于：包括若干个依次电连接的锁相环、与锁相环电连接的混频电路、与锁相环电连接的倍频放大电路以及分别与混频电路和倍频放大电路电连接的功率补偿电路。
一种小型化超宽带微波毫米波信号发生器，其特征在于：包括若干个依次电连接的锁相环、与锁相环电连接的混频电路、与锁相环电连接的倍频放大电路以及分别与混频电路和倍频放大电路电连接的功率补偿电路。
进一步而言，所述锁相环包括依次连接的鉴频鉴相器、低通环路滤波器和振荡器，还包括分频器，所述分频器分别与鉴频鉴相器和振荡器电连接，所述振荡器的一个输出端通过分频器与鉴频鉴相器的一个输入端连接，鉴频鉴相器的另一个输入端接输入信号，振荡器的另一个输出端分别与混频电路和倍频放大电路输入端电连接。
进一步而言，所述锁相环为两个，前一个为参考锁相晶振电路，后一个为主锁相环路，所述参考锁相晶振电路中的振荡器为恒温晶体振荡器，所述主锁相环中的振荡器为压控振荡器；前一个锁相环的输出信号作为后一个锁相环的输入信号，后一个锁相环的输出端分别与混频电路和倍频放大电路输入端电连接。
进一步而言，所述混频电路包括两个分频开关、可编程分频器、两个和频开关、多级衰减器和两条匹配电路，所述匹配电路包括电连接的两个放大器和位于两个放大器之间的固定衰减器，锁相环的输出端与分频开关的输入端连接，第一分频开关的一个输出端通过可编程分频器与和频开关的一个输入端连接，第一和频开关的另一个输入端与分频开关的另一个输出端连接；和频开关的输出端与多级衰减器电连接，多级衰减器输出端与第二分频开关输入端连接，第二分频开关的两个输出端分别与两条匹配电路输入端连接，第二和频开关的输入端分别与两条匹配电路的输出端和倍频放大电路的输出端连接。
进一步而言，所述倍频放大电路包括依次电连接的放大器、倍频放大器、多级衰减器和匹配电路，匹配电路的输出端与混频电路中第二和频开关输入端连接，第二和频开关输出混频信号。
进一步而言，所述多级衰减器为两级衰减器，所述两级衰减器包括两个依次电连接的数控衰减器。
进一步而言，所述功率补偿电路包括温度传感器和功率补偿器，所述功率补偿器分别与温度传感器和数控衰减器电连接。
进一步而言，还包括混频本振电路，所述混频本振电路包括依次电连接的三个放大器和分别位于两两放大器之间电连接的倍频器和混频器，混频本振电路输入端与锁相环输出端电连接，混频本振电路的输出端分别与混频电路和倍频放大电路输出端电连接。
进一步而言，所述锁相环为3个，第一个锁相环的输出信号分别作为第二个和第三个锁相环的输入信号，第三个锁相环的输出信号作为混频本振电路的输入信号。
进一步而言，所述混频本振电路输入的信号依次经过电连接的第一放大器、倍频器、第二放大器、混频器和第三放大器后输出混频本振信号，所述混频器的输入端还与倍频放大电路的一个输出端电连接，所述混频本振信号与混频信号和倍频信号和频后的信号经过混频后输出微波毫米波信号。
本发明的有益效果：
采用上述技术方案后，本发明提供的一种超宽带微波毫米信号发生器，通过对电路的设计实现产品小型化、低成本和高指标，同时还使得产品易于生产加工、批量一致性好以及调测工作量小。
附图说明
图1为本发明10MHz～44GHz信号发生器原理框图；
图2为本发明10MHz～67GHz信号发生器原理框图。
具体实施方式
实施例1
参考图1，设置两个锁相环，分别为参考锁相晶振电路和主锁相环，参考锁相晶振电路包括输入信号的鉴频鉴相器(PFD)01、与鉴频鉴相器01电连接的低通环路滤波器02、与低通环路滤波器02电连接恒温晶体振荡器03和与恒温晶体振荡器03电连接的可编程分频器04，可编程分频器04还与鉴频鉴相器01 电连接，主锁相环与参考锁相晶振电路不同的是恒温晶体振荡器置换为压控振荡器(VCO1)07；原始信号分别经过参考锁相晶振电路和主锁相环处理后，输出信号，分为两路，一路输入混频电路，一路输入倍频放大电路；输入混频电路的信号通过单刀双掷开关09分为两路，一路通过可编程分频器10通过开关11 输入到数控衰减器12，另一路直接通过开关11输入到数控衰减器12，数控衰减器12调整后的信号输出到数控衰减器13，数控衰减器13输出调整后的信号经过开关14分为两路，两路信号分别经过放大器15、 21、固定衰减器16、22和放大器17、23处理后到达到单刀三掷开关24和频，两路的固定衰减器能够改善两个放大器之间的匹配，同时降低驻波；与此同时，从主锁相环另一路输出的信号依次通过放大器18、 2倍放大器25、数控衰减器26、数控衰减器27、放大器28、固定衰减器29和放大器30处理后到达单刀三掷开关24，两路信号在单刀三掷开关24和频后输出微波毫米波信号。
其中，功率补偿电路包括功率补偿器20和与功率补偿器20电连接的温度传感器19，该功率补偿电路采用开环补偿的方法，功率补偿器20分别与上述4个数控衰减器电连接，温度传感器19将发生器内部的平均温度输送到功率补偿器20中，功率补偿器20根据设定程序对数控衰减器进行反馈，从而控制数控衰减器进行功率补偿。
具体的实施流程：外部10MHz时钟信号输入参考锁相晶振电路，作为鉴频鉴相器01的输入信号，通过低通环路滤波器02后与恒温晶体振荡器03产生100MHz高稳定超低相噪信号，该信号随后经过可编程分频器04分频为10Mhz时钟信号，通过鉴频鉴相器01进行鉴频鉴相，然后通过低通环路滤波器02滤除产生的杂散信号后，输入到恒温晶体振荡器03产生100MHz高稳定超低相噪信号作为参考信息输出到主锁相环，与参考锁相晶振电路不同的是，主锁相环中将恒温晶体振荡器03替换为压控振荡器07；100MHz 参考信号输入到主锁相环后经过压控振荡器07产生10GHz～22GHz基准微波信号；
压控振荡器07产生的10GHz～22GHz基准微波信号分为两路：
一路经过单刀双掷开关09分为两路，上路经过可编程分频器10后产生10MHz～10GHz的信号，下路 10GHz～22GHz的基准微波直接经过开关11，与上路产生的10MHz～10GHz信号合频产生10MHz～22GHz的信号，然后依次经过数控衰减器12和数控衰减器13进行功率调整，实现不同功率步进与输出功率的要求；从数控衰减器13输出的信号经过开关14后分频为两路，上路为10MHz～5GHz信号，依次经过放大器15、固定衰减器16和放大器17后进入末级单刀三掷开关24，下路为5GHz～20GHz信号，依次经过放大器21、固定衰减器22和放大器23后进入末级单刀三掷开关24，衰减器16与衰减器22可以改善其前后放大器之间的匹配，降低驻波；
另一路经过放大器18后驱动2倍倍频器25输出20GHz～44GHz信号，然后该输出信号依次通过数控衰减器26、数控衰减器27、放大器28、固定衰减器29和放大器30输出20GHz～44GHz信号后进入单刀三掷24，单刀三掷24此处的10MHz～5GHz信号、5GHz～20GHz信号和20GHz～44GHz信号和频后最终输出 10MHz～44GHz信号；
同时，设置在功率补偿电路中的温度传感器检测内部平均温度，将实时读取的温度反馈给功率补偿控制电路，功率补偿控制电路根据不同温度分别对不同的数控衰减器进行不同的功率补偿。
实施例2
参考图2，与实施例1不同的是，从参考锁相晶振电路中恒温晶体振荡器输出的100MHz信号分为两路，一路与实施例1方法类似，最终从单刀三掷开关24处输出10MHz～40GHz信号，与此同时，另一路经过由鉴频鉴相器32、低通环路滤波器40、压控振荡器34和可编程分频器33组成的锁相环，得到由压控振荡器34输出的11GHz、13.5GHz、16GHz、19.5GHz和20GHz五个点频信号，然后该点频信号经过放大器 35放大后驱动2倍倍频器36输出22GHz、27GHz、32GHz、39GHz和40GHz五个点频信号，然后继续经过放大器37到达混频器38，放大器30输出的18GHz～23GHz信号与20GHz～27GHz信号通过开关31分频到混频器38，两路信号混频叠加后经过放大器39输出40GHz～67GHz信号，得到的混频信号差频信号超出放大器39工作频率范围，此时放大器39相当于滤波器，抑制差频信号；混频本振电路输出的信号进入开关40，与开关24输出的10MHz～40GHz信号在开关40中和频，最终输出10MHz～67GHz信号。
Claims (10)
1.一种小型化超宽带微波毫米波信号发生器，其特征在于：包括若干个依次电连接的锁相环、与锁相环电连接的混频电路、与锁相环电连接的倍频放大电路以及分别与混频电路和倍频放大电路电连接的功率补偿电路。
2.根据权利要求1所述的一种小型化超宽带微波毫米波信号发生器，其特征在于，所述锁相环包括依次连接的鉴频鉴相器、低通环路滤波器和振荡器，还包括分频器，所述分频器分别与鉴频鉴相器和振荡器电连接，所述振荡器的一个输出端通过分频器与鉴频鉴相器的一个输入端连接，鉴频鉴相器的另一个输入端接输入信号，振荡器的另一个输出端分别与混频电路和倍频放大电路输入端电连接。
3.根据权利要求2所述的一种小型化超宽带微波毫米波信号发生器，其特征在于，所述锁相环为两个，前一个为参考锁相晶振电路，后一个为主锁相环路，所述参考锁相晶振电路中的振荡器为恒温晶体振荡器，所述主锁相环中的振荡器为压控振荡器；前一个锁相环的输出信号作为后一个锁相环的输入信号，后一个锁相环的输出端分别与混频电路和倍频放大电路输入端电连接。
4.根据权利要求1所述的一种小型化超宽带微波毫米波信号发生器，其特征在于，所述混频电路包括两个分频开关、可编程分频器、两个和频开关、多级衰减器和两条匹配电路，所述匹配电路包括电连接的两个放大器和位于两个放大器之间的固定衰减器，锁相环的输出端与分频开关的输入端连接，第一分频开关的一个输出端通过可编程分频器与和频开关的一个输入端连接，第一和频开关的另一个输入端与分频开关的另一个输出端连接；和频开关的输出端与多级衰减器电连接，多级衰减器输出端与第二分频开关输入端连接，第二分频开关的两个输出端分别与两条匹配电路输入端连接，第二和频开关的输入端分别与两条匹配电路的输出端和倍频放大电路的输出端连接。
5.根据权利要求4所述的一种小型化超宽带微波毫米波信号发生器，其特征在于，所述倍频放大电路包括依次电连接的放大器、倍频放大器、多级衰减器和匹配电路，匹配电路的输出端与混频电路中第二和频开关输入端连接，第二和频开关输出混频信号。
6.根据权利要求4或5所述的一种小型化超宽带微波毫米波信号发生器，其特征在于，所述多级衰减器为两级衰减器，所述两级衰减器包括两个依次电连接的数控衰减器。
7.根据权利要求6所述的一种小型化超宽带微波毫米波信号发生器，其特征在于，所述功率补偿电路包括温度传感器和功率补偿器，所述功率补偿器分别与温度传感器和数控衰减器电连接。
8.根据权利要求1所述的一种小型化超宽带微波毫米波信号发生器，其特征在于，还包括混频本振电路，所述混频本振电路包括依次电连接的三个放大器和分别位于两两放大器之间电连接的倍频器和混频器，混频本振电路输入端与锁相环输出端电连接，混频本振电路的输出端分别与混频电路和倍频放大电路输出端电连接。
9.根据权利要求8所述的一种小型化超宽带微波毫米波信号发生器，其特征在于，所述锁相环为3个，第一个锁相环的输出信号分别作为第二个和第三个锁相环的输入信号，第三个锁相环的输出信号作为混频本振电路的输入信号。
10.根据权利要求9所述的一种小型化超宽带微波毫米波信号发生器，其特征在于，所述混频本振电路输入的信号依次经过电连接的第一放大器、倍频器、第二放大器、混频器和第三放大器后输出混频本振信号，所述混频器的输入端还与倍频放大电路的一个输出端电连接，所述混频本振信号与混频信号和倍频信号和频后的信号经过混频后输出微波毫米波信号。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN113489551A (zh) * | 2021-07-05 | 2021-10-08 | 吉林大学 | 一种厘米波/毫米波超宽带信号产生装置 |
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- 2020-09-28 CN CN202011042107.4A patent/CN112039524A/zh active Pending
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| CN113489551A (zh) * | 2021-07-05 | 2021-10-08 | 吉林大学 | 一种厘米波/毫米波超宽带信号产生装置 |
| CN113489551B (zh) * | 2021-07-05 | 2022-09-20 | 吉林大学 | 一种厘米波/毫米波超宽带信号产生装置 |
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