CN113541687A - 一种低相噪窄带频率合成器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种低相噪窄带频率合成器，包括输入功分电路、第一混频器、第二混频器、第三混频器、第一功分器、第二功分器、输出滤波电路、基带信号发生电路、内插锁相环电路、第一滤波放大电路、DDS信号发生电路、反馈电路、点频信号发生电路、第二滤波放大电路等；通过设置的基带信号发生电路、DDS信号发生电路、点频信号发生电路、内插锁相环电路、第一混频器、第二混频器和第三混频器等可以根据输入信号生成对应的输出信号；其中，基带信号发生电路产生的信号经过两次混频后再与点频信号发生电路产生的信号进行混频，最后通过输出滤波电路进行滤波处理后就可以得到一段窄带的低相噪、低杂散、快速调频的频率输出信号。

Description

一种低相噪窄带频率合成器
技术领域
本发明涉及射频设备技术领域，具体而言，涉及一种低相噪窄带频率合成器。
背景技术
随着电子技术的发展，电子元器件和系统也越来越好和越来越复杂。在高速采样系统中，需要一个非常好相噪的采样时钟，同时，该时钟最好是能够快速频率变化，以满足系统对采样杂散的高要求。在5G、6G及wifi的生产测试系统中，需要近端远端相噪都很好的本振，以便将高频的高调整率的信号变频到较低频率，供采样进行信号质量分析。应用小数分频锁相电路时，尽管可以实现小步进频率跳变，同时满足好的相位噪声需求。但由于小数分频自身锁相原理会造成近端杂散。且压控振荡器的远端相噪并不很好，不能满足对近端远端相噪的要求。因此，需要提供一种方案以降低信号相噪。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低相噪窄带频率合成器，用以实现降低信号相噪的技术效果。
本发明提供了一种低相噪窄带频率合成器，包括输入功分电路、第一混频器、第二混频器、第三混频器、第一功分器、第二功分器和输出滤波电路；设置在所述输入功分电路的第一输出端和所述第一混频器的第一输入端之间的基带信号发生电路；设置在所述第一混频器的输出端与所述第一功分器的输入端之间的内插锁相环电路；设置在所述第一功分器的第一输出端和所述第二混频器的第一输入端之间的第一滤波放大电路；设置在所述第二功分器的第一输出端和所述第二混频器的第二输入端之间的DDS信号发生电路；设置在所述第二功分器的第二输出端和所述第一混频器的第二输入端之间的反馈电路；设置在所述输入功分电路的第二输出端和所述第三混频器的第一输入端之间的点频信号发生电路；设置在所述第二混频器的输出端和所述第三混频器的第二输入端之间的第二滤波放大电路；所述第二功分器的输入端与所述第一功分器的第二输出端连接；所述输出滤波电路与所述第三混频器的输出端连接。
进一步地，所述基带信号发生电路包括与所述输入功分电路的第一输出端连接的第一放大器；与所述第一放大器连接的梳线发生器；与所述梳线发生器的输出端连接的第一带通滤波器；与所述第一带通滤波器的输出端连接的第二带通滤波器；所述第二带通滤波器的输出端与所述第一混频器的第一输入端连接。
进一步地，所述内插锁相环电路包括第二放大器；与所述第二放大器的输出端连接的第三带通滤波器；与所述第三带通滤波器的输出端和所述输入功分电路的输入端连接的鉴相器；与所述鉴相器的输出端连接的压控振荡器；所述压控振荡器的输出端与所述第一功分器的输入端连接。
进一步地，所述第一滤波放大电路包括：与所述第一功分器的第一输出端连接的第一衰减器；与所述第一衰减器的输出端第三放大器；与所述第三放大器的输出端连接第一低通滤波器；所述第一低通滤波器的输出端与所述第二混频器的第一输入端连接。
进一步地，所述DDS信号发生电路包括与所述第二功分器的第一输出端连接的第二衰减器；与所述第二衰减器的输出端连接的第四带通滤波器；与所述第四带通滤波器的输出端连接的DDS信号发生器；与所述DDS信号发生器的输出端连接的第五带通滤波器；与所述第五带通滤波器的输出端连接的第三衰减器；所述第三衰减器的输出端与所述第二混频器的第二输入端连接。
进一步地，所述反馈电路包括与所述第二功分器的第二输出端连接的第四衰减器；与所述第四衰减器的输出端连接的第四放大器；所述第四放大器的输出端与所述第一混频器的第二输入端连接。
进一步地，所述点频信号发生电路包括与所述输入功分电路的第二输出端连接的第五放大器；与所述第五放大器的输出端连接的第六带通滤波器；与所述第六带通滤波器的输出端连接的第五衰减器；与所述第五衰减器的输出端连接的介质锁相振荡器；与所述介质锁相振荡器的输出端连接的第六衰减器；与所述第六衰减器的输出端连接的第六放大器；所述第六放大器的输出端与所述第三混频器的第一输入端连接。
进一步地，所述第二滤波放大电路包括与所述第二混频器的输出端连接的第七带通滤波器；与所述第七带通滤波器的输出端连接的第七放大器；与所述第七放大器的输出端连接的第八带通滤波器；所述第八带通滤波器的输出端与所述第三混频器的第二输入端连接。
进一步地，所述输出滤波电路包括与所述第三混频器的输出端连接的第九带通滤波器；与所述第九带通滤波器的输出端连接的第八放大器；与所述第八放大器的输出端连接的第二低通滤波器。
进一步地，所述输入功分电路包括第七衰减器；与所述第七衰减器的输出端连接的第三二功分器；所述第七衰减器的输入端接收输入信号；所述第三二功分器的第一输出端与所述基带信号发生电路的输入端连接；所述第三二功分器的第二输出端与所述点频信号发生电路的输入端连接。
本发明能够实现的有益效果是：本发明通过基带信号发生电路、DDS信号发生电路、点频信号发生电路、内插锁相环电路、第一混频器、第二混频器和第三混频器等根据输入信号生成对应的输出信号，基带信号发生电路产生的信号经过两次混频后再与点频信号发生电路产生的信号进行混频，最后通过输出滤波电路进行滤波处理后就可以得到一段窄带的低相噪、低杂散、快速调频的频率输出信号。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例提供的一种低相噪窄带频率合成器的拓扑结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种低相噪窄带频率合成器的实施方式示意图。
图标：100-低相噪窄带频率合成器；101-输入功分电路；102-第一混频器；103-第二混频器；104-第三混频器；105-第一功分器；106-第二功分器；107-输出滤波电路；108-基带信号发生电路；109-内插锁相环电路；110-第一滤波放大电路；111-DDS信号发生电路；112-反馈电路；113-点频信号发生电路；114-第二滤波放大电路。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行描述。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
请参看图1，图1为本发明实施例提供的一种低相噪窄带频率合成器的拓扑结构示意图。
在一种实施方式中，本发明实施例提供了一种低相噪窄带频率合成器100，该低相噪窄带频率合成器100包括输入功分电路101、第一混频器102、第二混频器103、第三混频器104、第一功分器105、第二功分器106和输出滤波电路107；设置在输入功分电路101的第一输出端和第一混频器102的第一输入端之间的基带信号发生电路108；设置在第一混频器102的输出端与第一功分器105的输入端之间的内插锁相环电路109；设置在第一功分器105的第一输出端和第二混频器103的第一输入端之间的第一滤波放大电路110；设置在第二功分器106的第一输出端和第二混频器103的第二输入端之间的DDS信号发生电路111；设置在第二功分器106的第二输出端和第一混频器102的第二输入端之间的反馈电路112；设置在输入功分电路101的第二输出端和第三混频器104的第一输入端之间的点频信号发生电路113；设置在第二混频器103的输出端和第三混频器104的第二输入端之间的第二滤波放大电路114；第二功分器106的输入端与第一功分器105的第二输出端连接；输出滤波电路107与第三混频器104的输出端连接。
在上述实现过程中，基带信号发生电路108产生的信号经过第一混频器102和第二混频器103进行两次混频后再与点频信号发生电路113产生的信号通过第三混频器104进行混频，最后通过输出滤波电路107进行滤波处理后输出，可以得到一段窄带的低相噪、低杂散、快速调频的频率输出信号。
在一种实施方式中，基带信号发生电路108包括与输入功分电路101的第一输出端连接的第一放大器U1；与第一放大器U1连接的梳线发生器A1；与梳线发生器A1的输出端连接的第一带通滤波器BPF1；与第一带通滤波器BPF1的输出端连接的第二带通滤波器BPF2；第二带通滤波器BPF2的输出端与第一混频器102的第一输入端连接。
在上述实现过程中，输入功分电路101的其中一路输出信号作为梳线发生器A1的参考信号，然后梳线发生器A1输出的信号通过第一带通滤波器BPF1、第二带通滤波器BPF2进行处理后即可得到一个点频信号。
在一种实施方式中，内插锁相环电路109包括第二放大器U2；与第二放大器U2的输出端连接的第三带通滤波器BPF3；与第三带通滤波器BPF3的输出端和输入功分电路101的输入端连接的鉴相器PD；与鉴相器PD的输出端连接的压控振荡器LO；压控振荡器LO的输出端与第一功分器105的输入端连接。
在上述实现过程，第一混频器102的输出信号经过第二放大器和第三带通滤波器BPF3进行处理后，鉴相器PD根据输入功分电路101的输入端输入的信号和第三带通滤波器BPF3输出的信号进行鉴相处理，并将处理后的信号发送给压控振荡器LO，即可得到一个锁相后的点频信号。
在一种实施方式中，第一滤波放大电路110包括：与第一功分器105的第一输出端连接的第一衰减器Z1；与第一衰减器Z1的输出端第三放大器；与第三放大器U3的输出端连接第一低通滤波器LPF1；第一低通滤波器LPF1的输出端与第二混频器103的第一输入端连接。
在上述实施过程中，第一滤波放大电路110可以对第一功分器105的一路输出信号进行衰减-放大-滤波处理，然后作为第二混频器103的一路输入信号。
在一种实施方式中，DDS信号发生电路111包括与第二功分器106的第一输出端连接的第二衰减器Z2；与第二衰减器Z2的输出端连接的第四带通滤波器BPF4；与第四带通滤波器BPF4的输出端连接的DDS信号发生器(DDS)；与DDS信号发生器(DDS)的输出端连接的第五带通滤波器BPF5；与第五带通滤波器BPF5的输出端连接的第三衰减器Z3；第三衰减器Z3的输出端与第二混频器103的第二输入端连接。
通过上述实现方式，DDS信号发生器所在的电路可以获得一个小频率步进，低杂散的基带信号。
在一种实施方式中，反馈电路112包括与第二功分器106的第二输出端连接的第四衰减器Z4；与第四衰减器Z4的输出端连接的第四放大器U4；第四放大器U4的输出端与第一混频器102的第二输入端连接。
通过上述实现方式，第一混频器102可以根据反馈回路112反馈的信号和基带信号发生电路108输出的信号进行混频处理，可以更好地离散性更低的信号。
在一种实施方式中，点频信号发生电路113包括与输入功分电路101的第二输出端连接的第五放大器U5；与第五放大器U5的输出端连接的第六带通滤波器BPF6；与第六带通滤波器BPF6的输出端连接的第五衰减器Z5；与第五衰减器Z5的输出端连接的介质锁相振荡器PDRO；与介质锁相振荡器PDRO的输出端连接的第六衰减器Z6；与第六衰减器Z6的输出端连接的第六放大器U6；第六放大器U6的输出端与第三混频器104的第一输入端连接。
通过上述实施方式，点频信号发生电路113可以输出一个较高频率的信号，以用于与第二混频器103输出的信号进行混频。
在一种实施方式中，第二滤波放大电路114包括与第二混频器103的输出端连接的第七带通滤波器BPF7；与第七带通滤波器BPF7的输出端连接的第七放大器U7；与第七放大器U7的输出端连接的第八带通滤波器BPF8；第八带通滤波器BPF8的输出端与第三混频器104的第二输入端连接。
通过上述实施方式，可以对第二混频器103输出的信号进行滤波处理，以便于得到特定频率的信号。
在一种实施方式中，输出滤波电路107包括与第三混频器104的输出端连接的第九带通滤波器BPF9；与第九带通滤波器BPF9的输出端连接的第八放大器U8；与第八放大器U8的输出端连接的第二低通滤波器LPF2。
通过设置的输出滤波电路107可以进一步对输出信号进行滤波处理，以获得更加干净的输出信号。
在一种实施方式中，输入功分电路101包括第七衰减器Z7；与第七衰减器Z7的输出端连接的第三二功分器G1；第七衰减器Z7的输入端接收输入信号；第三二功分器G1的第一输出端与基带信号发生电路108的输入端连接；第三二功分器G1的第二输出端与点频信号发生电路113的输入端连接。通过设置的第七衰减器Z7可以调整电路中信号的大小。
综上所述，本发明实施例提供一种低相噪窄带频率合成器，包括输入功分电路、第一混频器、第二混频器、第三混频器、第一功分器、第二功分器和输出滤波电路；设置在输入功分电路的第一输出端和第一混频器的第一输入端之间的基带信号发生电路；设置在第一混频器的输出端与第一功分器的输入端之间的内插锁相环电路；设置在第一功分器的第一输出端和第二混频器的第一输入端之间的第一滤波放大电路；设置在第二功分器的第一输出端和第二混频器的第二输入端之间的DDS信号发生电路；设置在第二功分器的第二输出端和第一混频器的第二输入端之间的反馈电路；设置在输入功分电路的第二输出端和第三混频器的第一输入端之间的点频信号发生电路；设置在第二混频器的输出端和第三混频器的第二输入端之间的第二滤波放大电路；第二功分器的输入端与第一功分器的第二输出端连接；输出滤波电路与第三混频器的输出端连接，通过上述方式，降低了信号中的相噪，可以获取一段窄带的低相噪、低杂散、快速调频的频率输出信号。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，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以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种低相噪窄带频率合成器，其特征在于，包括输入功分电路、第一混频器、第二混频器、第三混频器、第一功分器、第二功分器和输出滤波电路；设置在所述输入功分电路的第一输出端和所述第一混频器的第一输入端之间的基带信号发生电路；设置在所述第一混频器的输出端与所述第一功分器的输入端之间的内插锁相环电路；设置在所述第一功分器的第一输出端和所述第二混频器的第一输入端之间的第一滤波放大电路；设置在所述第二功分器的第一输出端和所述第二混频器的第二输入端之间的DDS信号发生电路；设置在所述第二功分器的第二输出端和所述第一混频器的第二输入端之间的反馈电路；设置在所述输入功分电路的第二输出端和所述第三混频器的第一输入端之间的点频信号发生电路；设置在所述第二混频器的输出端和所述第三混频器的第二输入端之间的第二滤波放大电路；所述第二功分器的输入端与所述第一功分器的第二输出端连接；所述输出滤波电路与所述第三混频器的输出端连接。
2.根据权利要求1所述的低相噪窄带频率合成器，其特征在于，所述基带信号发生电路包括与所述输入功分电路的第一输出端连接的第一放大器；与所述第一放大器连接的梳线发生器；与所述梳线发生器的输出端连接的第一带通滤波器；与所述第一带通滤波器的输出端连接的第二带通滤波器；所述第二带通滤波器的输出端与所述第一混频器的第一输入端连接。
3.根据权利要求1所述的低相噪窄带频率合成器，其特征在于，所述内插锁相环电路包括第二放大器；与所述第二放大器的输出端连接的第三带通滤波器；与所述第三带通滤波器的输出端和所述输入功分电路的输入端连接的鉴相器；与所述鉴相器的输出端连接的压控振荡器；所述压控振荡器的输出端与所述第一功分器的输入端连接。
4.根据权利要求1所述的低相噪窄带频率合成器，其特征在于，所述第一滤波放大电路包括：与所述第一功分器的第一输出端连接的第一衰减器；与所述第一衰减器的输出端第三放大器；与所述第三放大器的输出端连接第一低通滤波器；所述第一低通滤波器的输出端与所述第二混频器的第一输入端连接。
5.根据权利要求1所述的低相噪窄带频率合成器，其特征在于，所述DDS信号发生电路包括与所述第二功分器的第一输出端连接的第二衰减器；与所述第二衰减器的输出端连接的第四带通滤波器；与所述第四带通滤波器的输出端连接的DDS信号发生器；与所述DDS信号发生器的输出端连接的第五带通滤波器；与所述第五带通滤波器的输出端连接的第三衰减器；所述第三衰减器的输出端与所述第二混频器的第二输入端连接。
6.根据权利要求1所述的低相噪窄带频率合成器，其特征在于，所述反馈电路包括与所述第二功分器的第二输出端连接的第四衰减器；与所述第四衰减器的输出端连接的第四放大器；所述第四放大器的输出端与所述第一混频器的第二输入端连接。
7.根据权利要求1所述的低相噪窄带频率合成器，其特征在于，所述点频信号发生电路包括与所述输入功分电路的第二输出端连接的第五放大器；与所述第五放大器的输出端连接的第六带通滤波器；与所述第六带通滤波器的输出端连接的第五衰减器；与所述第五衰减器的输出端连接的介质锁相振荡器；与所述介质锁相振荡器的输出端连接的第六衰减器；与所述第六衰减器的输出端连接的第六放大器；所述第六放大器的输出端与所述第三混频器的第一输入端连接。
8.根据权利要求1所述的低相噪窄带频率合成器，其特征在于，所述第二滤波放大电路包括与所述第二混频器的输出端连接的第七带通滤波器；与所述第七带通滤波器的输出端连接的第七放大器；与所述第七放大器的输出端连接的第八带通滤波器；所述第八带通滤波器的输出端与所述第三混频器的第二输入端连接。
9.根据权利要求1所述的低相噪窄带频率合成器，其特征在于，所述输出滤波电路包括与所述第三混频器的输出端连接的第九带通滤波器；与所述第九带通滤波器的输出端连接的第八放大器；与所述第八放大器的输出端连接的第二低通滤波器。
10.根据权利要求1所述的低相噪窄带频率合成器，其特征在于，所述输入功分电路包括第七衰减器；与所述第七衰减器的输出端连接的第三二功分器；所述第七衰减器的输入端接收输入信号；所述第三二功分器的第一输出端与所述基带信号发生电路的输入端连接；所述第三二功分器的第二输出端与所述点频信号发生电路的输入端连接。
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