CN113992204A - 一种极小步进本振装置及本振方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种极小步进本振装置，包括：参考信号源；DDS合成器，用于接收参考信号源的输出信号，并输出频率较低的第一输出信号；第一滤波器，用于对第一输出信号滤波，得到第一待混频信号；倍频器，用于接收参考信号源的输出信号，并输出频率较高的第二输出信号；第二滤波器，用于对第二输出信号滤波，得到第二待混频信号；混频器，用于将第一待混频信号和第二待混频信号混频，得到混频信号；第三滤波器，用于对混频信号滤波，得到锁相环参考信号；锁相环模块，用于接收锁相环参考信号，输出本振信号。还公开了一种极小步进本振方法。本发明在实现极小步进本振方案的同时，还具有很低的小数步进杂散。
Description
技术领域
本发明属于频率合成技术领域，具体涉及一种极小步进本振装置及本振方法。
背景技术
遥测接收机是遥测地面站的重要组成部分，遥测接收机主要为了获得被测目标的状态参数，已经广泛应用于获得无人机，导弹等各项飞行参数数据，对被测目标的技术状态进行分析等工作。目前遥测接收机大多使用固定频点，相对应的遥测地面站也必须使用固定频点，随着现阶段试验区次数增多的情况下，固定频点已经不能满足大量试验的要求，容易受到同频段的制约。
基于以上原因，多频点的遥测接收与发射机开始大量涌现，可以允许发射机按照一定的频率间隔设定频点，频点可以再工作过程中作相应的调整，相对应的遥测接收机可以按一定频率步进进行频率的锁定与解调。本振的步进越小，越能实现信道的利用率以及窄信道的要求。
现如今常用的本振方案有直接频率合成技术，锁相频率合成技术，整数分频频率合成技术，小数分频频率合成技术等。但这些本振方案都有一些缺点，比如不能实现本振极小步进，或在极小步进下小数步进杂散差等。
发明内容
针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种能够有效抑制小数步进杂散的极小步进本振装置及本振方法。
第一方面，一种极小步进本振装置，包括：
参考信号源；
DDS合成器，用于接收所述参考信号源的输出信号，并输出频率较低的第一输出信号；
第一滤波器，用于对所述第一输出信号滤波，得到第一待混频信号；
倍频器，用于接收所述参考信号源的输出信号，并输出频率较高的第二输出信号；
第二滤波器，用于对所述第二输出信号滤波，得到第二待混频信号；
混频器，用于将所述第一待混频信号和所述第二待混频信号混频，得到混频信号；
第三滤波器，用于对所述混频信号滤波，得到锁相环参考信号；
锁相环模块，用于接收所述锁相环参考信号，输出本振信号。
作为优选方案，所述参考信号源包括：
恒温晶振；
功分器，用于将恒温晶振的输出信号分为两路，其中一路作为DDS合成器的参考信号，另一路作为倍频器的输入信号。
作为优选方案，所述一种极小步进本振装置，还包括：
分频器，用于将所述本振信号分频输出，以进一步抑制杂散。
作为优选方案，所述第一滤波器、第二滤波器和第三滤波器为SAW滤波器。
第二方面，一种极小步进本振方法，包括参考信号源，还包括如下步骤：
DDS合成器接收所述参考信号源输出的信号，输出频率较低的第一输出信号；
对所述第一输出信号滤波，得到第一待混频信号；
倍频器接收所述参考信号源输出的信号，输出频率较高的第二输出信号；
对所述第二输出信号滤波，得到第二待混频信号；
将所述第一待混频信号和所述第二待混频信号混频，得到混频信号；
对所述混频信号滤波，得到锁相环参考信号；
锁相环模块接收所述锁相环参考信号，输出本振信号。
作为优选方案，还包括如下步骤：
将所述本振信号分频输出。
作为优选方案，所述参考信号源包括恒温晶振和功分器；
所述一种极小步进本振方法还包括如下步骤：
所述功分器将所述恒温晶振的输出信号分为两路，其中一路作为DDS合成器的参考信号，另一路作为倍频器的输入信号。
相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：
通过将DDS输出的较低频率信号与较高的晶振倍频频率信号进行混频，再经PLL输出的方式，在实现极小步进特性的本振方案同时，还具有很低的小数步进杂散。。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
图1为本发明一种极小步进本振装置的一种结构示意图；
图2为本发明一种极小步进本振装置的又一种结构示意图；
图3为本发明一种极小步进本振方法的一种流程示意图；
图4为本发明一种极小步进本振方法的又一种流程示意图；
其中，1、参考信号源；11、恒温晶振；12、功分器；2、DDS合成器；3、第一滤波器；4、倍频器；5、第二滤波器；6、混频器；7、第三滤波器；8、锁相环模块；9、分频器。
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清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
第一方面，如图1所示，一种极小步进本振装置，包括：
参考信号源1；
DDS合成器2，用于接收所述参考信号源1的输出信号，并输出频率较低的第一输出信号；
第一滤波器3，用于对所述第一输出信号滤波，得到第一待混频信号；
倍频器4，用于接收所述参考信号源1的输出信号，并输出频率较高的第二输出信号；
第二滤波器5，用于对所述第二输出信号滤波，得到第二待混频信号；
混频器6，用于将所述第一待混频信号和所述第二待混频信号混频，得到混频信号；
第三滤波器7，用于对所述混频信号滤波，得到锁相环参考信号；
锁相环模块8，用于接收所述锁相环参考信号，输出本振信号。
其中，所述第一输出信号频率较低是指其频率低于所述参考信号源的输出信号，所述第二输出信号的频率较高是指其频率高于所述参考信号源的输出信号。所述第一、第二、第三滤波器的选择类型不限，优选采用合适的SAW滤波器，因其具备插损小和阻带抑制好的优点。现有技术中，所述DDS合成器能保证杂散性能的输出信号频率较低，不适合作为锁相环模块的参考信号；由于DDS合成器的输出频率越高，其杂散特性和相位噪声性能越差，所以尽管DDS合成器在输出信号的频率较高时，可直接生成用于输入锁相环模块的参考信号，但其杂散特性和相位噪声的性能均难以保证。鉴于此，本申请采用DDS合成器输出能保证杂散特性和相位噪声性能的较低频率信号，将其与另一频率足够高的参考信号源输出信号进行混频，经滤波得到杂散特性和相位噪声性能好的较高频率的混频信号(所述混频信号可以是差频信号也可以是和频信号)；将所述混频信号作为锁相环模块的参考信号，就能有效提高锁相环模块输出信号的杂散特性和相位噪声性能，进而实现输出本振信号的极小步进。
DDS合成器的输出信号与倍频器的输出信号进行混频得到混频信号，该混频信号与DDS合成器直接输出的同频信号相比，具有更佳的相位噪声性能和杂散特性。本实施例通过将DDS输出的较低频率信号与较高的晶振倍频频率信号进行混频，再经PLL输出的方式，在实现极小步进特性的本振方案同时，还具有很低的小数步进杂散。所述本振方案可用于遥测接收机。
一种实施例中，如图2所示，所述参考信号源包括：
恒温晶振11；
功分器12，用于将恒温晶振11的输出信号分为两路，其中一路作为DDS合成器2的参考信号，另一路作为倍频器4的输入信号。
其中，所述参考信号源输出两路信号，一路输入DDS合成器，一路输入倍频器。所述参考信号源除了可以采用两个恒温晶振分别输出，也可以采用恒温晶振与功分器的组合，将恒温晶振的输出信号分为两路输出。
一种实施例中，如图2所示，所述一种极小步进本振装置，还包括：
分频器9，用于将所述本振信号分频输出，以进一步抑制杂散。
其中，通过在锁相环模块输出端利用分频器进行分频，可以进一步对杂散进行抑制。所述分频器还可以进一步提高所述锁相环模块的输出相位噪声性能。
为了更清楚地阐述本发明的主旨，具体列举实施例如下：
以实现100Hz的极小步进为例，所述恒温晶振采用100MHz的低相噪、高稳定性的恒温晶振；所述DDS合成器采用AD9910，该芯片内部主频高达1GSPS，且最高输出频率可达400MHz，输出频率分辨率可达0.23Hz；所述锁相环模块采用LMX2594芯片，其最小频率步进为0.01Hz，且在100KHz偏移和15GHz载波情况下具有-110dBc/Hz的相位噪声。
所述恒温晶振输出的100MHz信号通过功分器分为两路，一路作为DDS合成器的参考信号，所述DDS合成器可输出25MHz～27MHz的可变频率信号；另一路输入倍频器，输出200MHz的倍频信号。将两路信号分别滤波后输入混频器，得到约为174MHz～175MHz的可变的混频信号，该混频信号通过晶体滤波器滤波，作为参考信号输入锁相环模块。
所述锁相环模块LMX2594的一本振频率公式为：
IF1＝1430+RF ①；
其中，IF1为一本振频率，RF为射频输入频率，1430(MHz)为一中频频率。
所述锁相环模块LMX2594的计算整数和小数步进的公式为：
FVCO＝FREF(N+F/DEN) ②；
其中FVCO是锁相环模块的VCO(压控振荡器)输出频率，FREF为锁相环模块的参考信号频率，N为整数部分，F为小数部分分子，DEN为小数部分分母，为了方便计算，其DEN可取常数8。
当射频输入信号RF为2185MHz时，根据公式①可以得出一本振信号为3615MHz，由于所述锁相环模块LMX2594内部VCO的输出频率范围为7500MHz-15000MHz，故此处VCO输出频率选择一本振信号的4倍频，即14460MHz。以所述锁相环模块LMX2594的参考频率为174MHz来计算，可得到VCO输出频率与所述参考频率的大致倍数关系83.1034。又根据公式②，结合上文得到的大致倍数关系，可设整数倍数N为83；若公式②中的DEN取8，则F系数取1(与所述大致倍数关系最接近)，从而得到实际倍数为83.125。由此可算得锁相环模块的参考信号频率为173.954887MHz，进而得到DDS的输出频率为26.045112MHz。当射频输入信号RF经过100Hz步进到2185.0001MHz时，可通过上述计算得到其对应的DDS输出频率为26.045107MHz。当射频输入信号RF步进到2185.0002MHz时，可通过上述计算得到其对应的DDS输出频率为26.045103MHz。如表1所示。
当射频输入信号RF为2200MHz时，根据公式①可以得出一本振信号为3630MHz，由于所述锁相环模块LMX2594内部VCO的输出频率范围为7500MHz-15000MHz，故此处VCO输出频率选择一本振信号的4倍频，即14520MHz。以所述锁相环模块LMX2594的参考频率为174MHz来计算，可得到VCO输出频率与所述参考频率的大致倍数关系83.4482。又根据公式②，结合上文得到的大致倍数关系，可设整数倍数N为83；若公式②中的DEN取8，则F系数取4(与所述大致倍数关系最接近)，从而得到实际倍数为83.5。由此可算得锁相环模块的参考信号频率为173.892215MHz，进而得到DDS的输出频率为26.107784MHz。当射频输入信号RF经过100Hz步进到2200.0001MHz时，可通过上述计算得到其对应的DDS输出频率为26.107779MHz。当射频输入信号RF步进到2200.0002MHz时，可通过上述计算得到其对应的DDS输出频率为26.107774MHz。如表1所示。
表1小数步进算法表：
如上所述，不同频点的射频信号RF通过上述方法可以得到DDS的输出频率，从而实现了100Hz小数步进的目的。可以理解，本实施例中的器件和参数的选择可以根据实际应用环境进行相应的调整，只要符合本发明的主旨(即通过混频将DDS的输出频率提升到合适范围，再将提升后的频率信号通过锁相环实现小数杂散性能好的本振极小步进)即可，并不仅限于本实施例所公开的器件和参数选择范围。
此外，本实施例在实现100Hz小数步进的同时，其小数杂散很低的原因是：根据公式②可知，LMX2594的VCO输出频率为FVCO，而LMX2594的参考信号的频率在174MHz左右(173～175MHz之间)，本实施例中小数部分的小数分母采用常数8，故根据公式②：FREF*(F/8)≈(21.75*F)MHz，而F的取值范围为1～7，则小数步进的范围大约为21.75MHz～152.25MHz。由于LMX2594的环路滤波带宽为100KHz，因此LMX2594的环路滤波器能够将小数步进杂散给很好的滤除掉。这样就实现了在满足小数步进的同时使小数步进杂散也很低。作为对比，若单独由PLL实现小步进，其FREF*(F/DEN)的值就在其集成锁相环的环路带宽内，会引入极大的小数步进杂散；而本申请利用DDS合成器实现小步进，使FREF*(F/DEN)的值远大于集成锁相环的环路带宽，实现对小数步进杂散的有效抑制。
第二方面，一种极小步进本振方法，包括参考信号源，如图3所示，还包括如下步骤：
S110：DDS合成器2接收所述参考信号源1输出的信号，输出频率较低的第一输出信号；
S120：对所述第一输出信号滤波，得到第一待混频信号；
S210：倍频器4接收所述参考信号源1输出的信号，输出频率较高的第二输出信号；
S220：对所述第二输出信号滤波，得到第二待混频信号；
S310：将所述第一待混频信号和所述第二待混频信号混频，得到混频信号；
S320：对所述混频信号滤波，得到锁相环参考信号；
S330：锁相环模块8接收所述锁相环参考信号，输出本振信号。
其中，步骤S110～S120与步骤S210～S220为并列关系，两者之间不分先后。所述第一输出信号频率较低是指其频率低于所述参考信号源的输出信号，所述第二输出信号的频率较高是指其频率高于所述参考信号源的输出信号。所述锁相环参考信号为用于锁相环模块参考输入的信号。
一种实施例中，如图4所示，所述一种极小步进本振方法，还包括如下步骤：
S340：将所述本振信号分频输出。
其中，通过对锁相环模块输出的本振信号进行分频，可以进一步对杂散进行抑制，还可以提高所述锁相环模块的输出相位噪声性能。
一种实施例中，所述参考信号源1包括恒温晶振11和功分器12；
如图4所示，所述一种极小步进本振方法，在步骤S110和S210之前，还包括如下步骤：
S010：所述功分器12将所述恒温晶振11的输出信号分为两路，其中一路作为DDS合成器2的参考信号，另一路作为倍频器4的输入信号。
其中，所述参考信号源输出两路信号，一路作为参考信号输入DDS合成器，一路输入倍频器。所述参考信号源除了可采用两个恒温晶振分别输出，还可以采用恒温晶振与功分器的组合，将恒温晶振的输出信号分为两路输出。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (7)
1.一种极小步进本振装置，包括：
参考信号源；
DDS合成器，用于接收所述参考信号源的输出信号，并输出频率较低的第一输出信号；
第一滤波器，用于对所述第一输出信号滤波，得到第一待混频信号；
倍频器，用于接收所述参考信号源的输出信号，并输出频率较高的第二输出信号；
第二滤波器，用于对所述第二输出信号滤波，得到第二待混频信号；
混频器，用于将所述第一待混频信号和所述第二待混频信号混频，得到混频信号；
第三滤波器，用于对所述混频信号滤波，得到锁相环参考信号；
锁相环模块，用于接收所述锁相环参考信号，输出本振信号。
2.根据权利要求1所述的一种极小步进本振装置，其特征在于：
所述参考信号源包括：
恒温晶振；
功分器，用于将恒温晶振的输出信号分为两路，其中一路作为DDS合成器的参考信号，另一路作为倍频器的输入信号。
3.根据权利要求1所述的一种极小步进本振装置，其特征在于：
所述一种极小步进本振装置，还包括：
分频器，用于将所述本振信号分频输出，以进一步抑制杂散。
4.根据权利要求1所述的一种极小步进本振装置，其特征在于：
所述第一滤波器、第二滤波器和第三滤波器为SAW滤波器。
5.一种极小步进本振方法，其特征在于，包括参考信号源，还包括如下步骤：
DDS合成器接收所述参考信号源输出的信号，输出频率较低的第一输出信号；
对所述第一输出信号滤波，得到第一待混频信号；
倍频器接收所述参考信号源输出的信号，输出频率较高的第二输出信号；
对所述第二输出信号滤波，得到第二待混频信号；
将所述第一待混频信号和所述第二待混频信号混频，得到混频信号；
对所述混频信号滤波，得到锁相环参考信号；
锁相环模块接收所述锁相环参考信号，输出本振信号。
6.根据权利要求5所述的一种极小步进本振方法，其特征在于，还包括如下步骤：
将所述本振信号分频输出。
7.根据权利要求5所述的一种极小步进本振方法，其特征在于：
所述参考信号源包括恒温晶振和功分器；
所述一种极小步进本振方法还包括如下步骤：
所述功分器将所述恒温晶振的输出信号分为两路，其中一路作为DDS合成器的参考信号，另一路作为倍频器的输入信号。
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|---|---|---|---|---|
| CN116318130A (zh) * | 2023-05-22 | 2023-06-23 | 英诺微(成都)电子有限公司 | 一种高动态高线性源电路 |
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- 2021-09-30 CN CN202111160201.4A patent/CN113992204A/zh active Pending
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