CN115395950B - 一种频率合成器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种频率合成器，包括基准信号产生电路、点频信号生成电路、倍频放大电路、基频转换电路、直接数字频率合成器、第一混频器和第二混频器，基准信号产生电路生成三路基准信号；点频信号生成电路将两路基准信号转换为两路点频信号择一输入至第一混频器；倍频放大电路将另一路基准信号放大倍频生成第三点频信号；基频转换电路根据第三点频信号生成多路点频信号输入至直接数字频率合成器和第二混频器；直接数字频率合成器和两个混频器分别生成频段信号输出。本发明实施例的频率合成器，输出的信号由直接数字频率合成器通过第一混频器、第二混频器两次变频得到，可将窄带信号扩展到宽频段频率源，同时实现快速跳频。

Description

一种频率合成器

技术领域

本发明涉及频率源技术领域，尤其涉及一种频率合成器。

背景技术

频率源为变频模块提供变频本振信号，频率源的步进、跳频时间、杂散、带宽以及相位噪声等性能直接影响着变频模块的性能。现代微波射频领域，要求频率源能实现小步进、宽频段、低相噪以及快速跳频功能。而常见频率源实现方式是由锁相源直接锁相得到，或由几个锁相源经混频、倍频或分频得到，该种方式可实现宽带频率源，但跳频时间较慢，不能实现快速跳频，同时该种方式结构复杂，每次混频将产生大量杂散，需在链路中设计大量滤波电路，结构复杂，体积庞大，成本昂贵。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种频率合成器，能够解决现有技术中频率合成器不能实现宽频带快速跳频的问题。

本发明提出的技术方案如下：

本发明实施例第一方面提供一种频率合成器，包括：基准信号产生电路，用于生成第一基准信号、第二基准信号和第三基准信号；点频信号生成电路，和所述基准信号产生电路连接，用于接收所述第一基准信号和所述第二基准信号，将所述第一基准信号和所述第二基准信号分别转换成第一点频信号和第二点频信号，并对所述第一点频信号和第二点频信号进行择一输出，其中，所述第一点频信号和所述第二点频信号的频率不同；倍频放大电路，输入端和所述基准信号产生电路连接，用于将所述第三基准信号进行放大和倍频，转换成第三点频信号；基频转换电路，输入端和所述倍频放大电路连接，输出端分别和直接数字频率合成器以及第二混频器连接，用于接收所述第三点频信号，根据所述第三点频信号生成第五点频信号和若干频率为第三点频信号的不同整数倍的第四点频信号，并将所述第五点频信号传输至直接数字频率合成器，以及将若干所述第四点频信号进行滤波选通，筛选出一路第四点频信号传输至第二混频器；所述直接数字频率合成器，用于将所述第五点频信号作为时钟信号生成第一频段信号；第一混频器，输入端分别与所述直接数字频率合成器和所述点频信号生成电路连接，用于将所述第一频段信号和所述点频信号生成电路的输出信号混频，生成第二频段信号；第二混频器，输入端分别和所述第一混频器以及所述基频转换电路连接，用于将所述第四点频信号和所述第二频段信号进行混频，生成第三频段信号。

可选地，所述基频转换电路包括阶跃二极管、第三低通滤波器、第四放大器、第八带通滤波器、第四低通滤波器、第五放大器、第一开关滤波器组和第七放大器，所述阶跃二极管用于根据第三点频信号生成第五点频信号和若干频率为第三点频信号的不同整数倍的第四点频信号，并将所述第五点频信号依次经过第三低通滤波器、第四放大器和第八带通滤波器传输至所述直接数字频率合成器，以及将若干第四点频信号依次经过第四低通滤波器和第五放大器传输至所述第一开关滤波器组，所述第一开关滤波器组，用于将若干第四点频信号进行滤波选通，筛选出一路第四点频信号，筛选出的第四点频信号经过第七放大器传输至第二混频器。

可选地，所述第一开关滤波器组包括第四开关、若干和各个所述第四点频信号对应的第五带通滤波器和第五开关，所述第四开关的一端和所述第五放大器连接，另一端分别和若干所述第五带通滤波器的输入端连接，所述第五开关的一端分别和若干所述第五带通滤波器的输出端连接，另一端和所述第七放大器连接。

可选地，所述点频信号生成电路包括：第一锁相源，输入端和所述基准信号产生电路连接，输出端和开关单元连接，用于将所述第一基准信号转换成第一点频信号，并将所述第一点频信号传输至开关单元；第二锁相源，输入端和所述基准信号产生电路连接，输出端和所述开关单元连接，用于将所述第二基准信号转换成第二点频信号，并将所述第二点频信号传输至所述开关单元，其中，所述第一点频信号和所述第二点频信号的频率不同；所述开关单元，输出端和所述第一混频器连接，用于将所述第一点频信号和第二点频信号择一传输至所述第一混频器。

可选地，所述开关单元包括第一开关、第二开关和第三开关，所述第一开关的一端和所述第一锁相源连接，另一端和所述第三开关的第一输入端连接，所述第二开关的一端和所述第二锁相源连接，另一端和所述第三开关的第二输入端连接，所述第三开关的输出端和所述第一混频器连接。

可选地，频率合成器还包括处理输出电路，所述处理输出电路包括第二开关滤波器组和第八放大器，所述第二开关滤波器组包括第六开关、若干和所述第二混频器的输出频率对应的第六带通滤波器和第七开关，所述第六开关的一端和所述第二混频器连接，另一端分别和若干所述第六带通滤波器的输入端连接，所述第七开关的一端分别和若干所述第五带通滤波器的输出端连接，另一端和所述第八放大器连接。

可选地，所述处理输出电路还包括第二二倍频器、第三开关滤波器组和第十放大器，所述第二二倍频器的输入端和所述第八放大器连接，所述第三开关滤波器组包括第八开关、若干和所述第二二倍频器的输出频率对应的第七带通滤波器和第九开关，所述第八开关的一端和所述第二二倍频器连接，另一端分别和若干所述第七带通滤波器的输入端连接，所述第九开关的一端分别和若干所述第七带通滤波器的输出端连接，另一端和所述第十放大器连接。

可选地，所述倍频放大电路包括依次串接的第一放大器、五倍频器、第一带通滤波器、第二放大器、第一二倍频器、第二带通滤波器和第三放大器，所述第一放大器的输入端和所述基准信号产生电路连接，所述第三放大器的输出端和所述基频转换电路连接。

可选地，所述基准信号产生电路包括基准源和功分器，所述基准源和所述功分器连接，所述功分器的输出端分别和所述点频信号生成电路以及倍频放大电路连接，所述基准源用于输出基准信号，所述功分器用于将所述基准信号分成第一基准信号、第二基准信号和第三基准信号。

可选地，频率合成器还包括第九带通滤波器、第十带通滤波器和第六放大器，所述第九带通滤波器的一端和所述直接数字频率合成器连接，另一端和所述第一混频器的输入端连接，所述第十带通滤波器的一端和所述第一混频器的输出端连接，另一端和所述第六放大器的一端连接，所述第六放大器的另一端和所述第二混频器的输入端连接。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

本发明实施例的一种频率合成器，通过基准信号产生电路生成第一基准信号、第二基准信号和第三基准信号，点频信号生成电路将第一基准信号和第二基准信号分别转换成第一点频信号和第二点频信号，并对第一点频信号和第二点频信号进行择一输出，第三基准信号经过倍频放大电路进行放大和倍频，转换成第三点频信号，基频转换电路接收第三点频信号，根据第三点频信号生成第五点频信号和若干频率为第三点频信号的不同整数倍的第四点频信号，并将第五点频信号传输至直接数字频率合成器，以及将若干第四点频信号进行滤波选通，筛选出的第四点频信号传输至第二混频器，直接数字频率合成器，将第五点频信号作为时钟信号生成第一频段信号，第一混频器将第一频段信号分别与第一点频信号和第二点频信号混频，生成第二频段信号，第二混频器再将第四点频信号和第二频段信号进行混频，生成第三频段信号进行输出。本发明实施例的频率合成器，输出的信号由直接数字频率合成器通过第一混频器、第二混频器两次变频得到，可将窄带信号扩展到宽频段频率源，实现快速跳频。

附图说明

为了更清楚地表达说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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为本发明实施例中频率合成器的结构示意图；

图2为本发明实施例中另一频率合成器前半部分的结构示意图；

图3为本发明实施例中另一频率合成器后半部分的结构示意图；

图4为本发明实施例中直接数字频率合成器的参数示意图；

图5为本发明实施例中直接数字频率合成器的另一参数示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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做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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1、图2和图3所示(图2和图3通过连接端点A、B、C衔接)，本发明实施例提供一种频率合成器，包括：

基准信号产生电路，用于生成第一基准信号、第二基准信号和第三基准信号。具体的，第一基准信号、第二基准信号和第三基准信号由同一个基准源生成，三者的频率均相同。具体地，本实施例中，第一基准信号、第二基准信号和第三基准信号的频率均为100MHz，在其他实施例中也可以为200MHz。

点频信号生成电路，和基准信号产生电路连接，用于接收第一基准信号和第二基准信号，将第一基准信号和第二基准信号分别转换成第一点频信号和第二点频信号，并对第一点频信号和第二点频信号进行择一输出，其中，第一点频信号和第二点频信号的频率不同。基准信号产生电路共有三路输出，分别用于输出第一基准信号、第二基准信号和第三基准信号，点频信号生成电路有两个输入端，分别和基准信号产生电路的其中两路输出连接，用来接收第一基准信号和第二基准信号。接收第一基准信号和第二基准信号后，基准信号产生电路将第一基准信号和第二基准信号进行转换，生成所需的第一点频信号和第二点频信号，第一点频信号和第二点频信号的频率不同，这样通过选择输出第一点频信号或第二点频信号至第一混频器进行混频，就能得到更宽的频带信号。具体的，基准信号产生电路将第一基准信号和第二基准信号分别进行锁相输出，生成3.2GHz的第一点频信号与3.7GHz的第二点频信号，两者频率相差500MHz。

倍频放大电路，输入端和基准信号产生电路连接，用于将第三基准信号进行放大和倍频，转换成第三点频信号。倍频放大电路的作用是将第三基准信号进行放大和倍频，得到相对高频的信号。倍频放大电路的频率放大倍数可以根据所需要的输出频率设定，可以为大于1的任意正整数，在本实施例中，倍频放大电路的频率放大倍数为10，100MHz的第三基准信号经过倍频放大电路后转换成1GHz的第三点频信号。

基频转换电路，输入端和倍频放大电路连接，输出端分别和直接数字频率合成器以及第二混频器连接，用于接收第三点频信号，根据第三点频信号生成第五点频信号和若干频率为第三点频信号的不同整数倍的第四点频信号，并将第五点频信号传输至直接数字频率合成器，以及将若干第四点频信号进行滤波选通，筛选出一路第四点频信号传输至第二混频器。1GHz的第三点频信号经过基频转换电路后输出一系列1GHz的整数倍信号，包括第五点频信号和若干第四点频信号，具体地，第五点频信号选用3GHz的信号，其他所需的1GHz的整数倍信号，即若干第四点频信号则需要进行滤波选通，筛选出一路第四点频信号传输至第二混频器进行混频。

直接数字频率合成器，用于将第五点频信号作为时钟信号生成第一频段信号。具体地，直接数字频率合成器在接收3GHz的第五点频信号后，将其作为时钟信号，输出0.7GHz～1.2GHz频率，500MHz带宽的第一频段信号。直接数字频率合成器的控制方式为并口控制，FPGA的时钟信号为20MHz，也即FPGA的控制时间为100ns，直接数字频率合成器选用3.5GSPS直接数字频率合成器，内置12位数模转换器AD9914，采用32位并行数据端口调制模式，SYSCLK周期＝fs＝系统时钟频率(GHz)。如图4所示，本发明实施例系统时钟频率采用3GHz，所以直接数字频率合成器响应时间理论值ns。跳频时间理论上≤响应时间+控制时间+开关切换时间，开关切换速度一般为几十ns，因此本发明实施例的频率合成器跳频时间为ns级速度，实现快速跳频。

第一混频器，输入端分别与直接数字频率合成器和点频信号生成电路连接，用于将第一频段信号和点频信号生成电路的输出信号混频，生成第二频段信号。具体地，第一混频器将直接数字频率合成器输出的0.7GHz～1.2GHz频率，500MHz带宽的第一频段信号分别和点频信号生成电路输出的3.2GHz的第一点频信号与3.7GHz的第二点频信号进行混频得到2GHz～3GHz，带宽1GHz的第二频段信号。

第二混频器，输入端分别和第一混频器以及基频转换电路连接，用于将第四点频信号和第二频段信号进行混频，生成第三频段信号。具体地，2GHz～3GHz，带宽1GHz的第二频段信号和1GHz整数倍频率的第四点频信号混频后，可以得到二倍LO+IF、LO-IF或者LO+IF与LO-IF频段信号的宽带频率源，其中LO为本振信号，IF为中频信号，在本实施例中分别指的是第四点频信号和第二频段信号。

本发明实施例的一种频率合成器，通过基准信号产生电路生成第一基准信号、第二基准信号和第三基准信号，点频信号生成电路将第一基准信号和第二基准信号分别转换成第一点频信号和第二点频信号，并对第一点频信号和第二点频信号进行择一输出，第三基准信号经过倍频放大电路进行放大和倍频，转换成第三点频信号，基频转换电路接收第三点频信号，根据第三点频信号生成第五点频信号和若干频率为第三点频信号的不同整数倍的第四点频信号，并将第五点频信号传输至直接数字频率合成器，以及将若干第四点频信号进行滤波选通，筛选出一路第四点频信号传输至第二混频器，直接数字频率合成器，将第五点频信号作为时钟信号生成第一频段信号，第一混频器将第一频段信号分别与第一点频信号和第二点频信号混频，生成第二频段信号，第二混频器再将第四点频信号和第二频段信号进行混频，生成第三频段信号进行输出。

本发明实施例的频率合成器输出的第三频段信号由直接数字频率合成器通过两次变频得到，窄带500MHz带宽的信号由直接数字频率合成器直接输出，混频时另一信号均为点频信号，通过电子开关切换不同点频信号与直接数字频率合成器输出的信号直接或间接混频。电子开关的切换速度较快，一般为几十ns。直接数字频率合成器的控制方式为并口控制，FPGA的时钟信号为20MHz，也即FPGA的控制时间为100ns，直接数字频率合成器选用3.5GSPS直接数字频率合成器，内置12位数模转换器AD9914，采用32位并行数据端口调制模式，SYSCLK周期＝fs＝系统时钟频率(GHz)，直接数字频率合成器的系统时钟频率采用3GHz，所以直接数字频率合成器响应时间理论值t＝1/3*296≈98.7ns，跳频时间理论上≤响应时间+控制时间+开关切换时间，也即本发明实施例的跳频时间为ns级速度，具有快速跳频功能。

同时，本发明实施例利用直接数字频率合成器响应速度快、频率分辨率高的优势，通过给直接数字频率合成器提供合适的3GHz时钟信号，直接数字频率合成器输出0.7GHz～1.2GHz频率，也即500MHz带宽，与第一点频信号和第二点频信号以此混频，得到2GHz～3GHz，带宽1GHz的第二频段信号，再与基频转换电路输出的第四点频信号混频，得到宽频带频率源，即第三频段信号，频率源的带宽与第四点频信号的个数有关。混频时通过LO+IF与LO-IF得到一倍(LO+IF或LO-IF)到二倍的带宽(LO+IF与LO-IF)的频率源，具体带宽值由项目需要确定。两次混频时变频本振LO均为点频信号，因此，频率源步进与直接数字频率合成器有关。示例性地，如图5所示，本发明实施例选用的直接数字频率合成器频率调谐分辨率为190pHz，因此，本发明频率源可实现最小步进为190pHz。

并且，本发明实施例通过基频转换电路，产生直接数字频率合成器所需的时钟信号和第二次变频所需的第四点频信号，集成度高，大大减小了模块体积，简化了电路结构，提高了模块的可靠性以及维修性，同时也降低了成本。

在一实施例中，基频转换电路包括阶跃二极管、第三低通滤波器、第四放大器、第八带通滤波器、第四低通滤波器、第五放大器、第一开关滤波器组和第七放大器，阶跃二极管用于根据第三点频信号生成第五点频信号和若干频率为第三点频信号的不同整数倍的第四点频信号，并将第五点频信号依次经过第三低通滤波器、第四放大器和第八带通滤波器传输至直接数字频率合成器，以及将若干第四点频信号依次经过第四低通滤波器和第五放大器传输至第一开关滤波器组，第一开关滤波器组，用于将若干第四点频信号进行滤波选通，筛选出一路第四点频信号，筛选出的一路第四点频信号经过第七放大器传输至第二混频器。1GHz的第三点频信号经过阶跃二极管将产生一系列1GHz的整数倍信号，包括第五点频信号和若干第四点频信号，具体地，第五点频信号选用3GHz的信号。若干第四点频信号则通过第一开关滤波器组进行滤波选通，筛选出的第四点频信号择其一传输至第二混频器进行混频。

在一实施例中，第一开关滤波器组包括第四开关、若干和各个第四点频信号对应的第五带通滤波器和第五开关，第四开关的一端和第五放大器连接，另一端分别和若干第五带通滤波器的输入端连接，第五开关的一端分别和若干第五带通滤波器的输出端连接，另一端和第七放大器连接。本实施例通过第一开关滤波器组中对应的第五带通滤波器筛选出所需的第四点频信号，第五带通滤波器中的每个带通滤波器中心频率不一样，不同频率的第四点频信号经过对应的第五带通滤波器进行滤波，得到相应的点频频率，若对应的第五带通滤波器的中心频率为14GHz、15GHz、16GHz等时，筛选出的第四点频信号的频率也为14GHz、15GHz、16GHz等。通过将第二频段信号和筛选出的第四点频信号进行在此混频，可将上述扩展到带宽1GHz的第一频段信号再次扩展到第一开关滤波器组中第五带通滤波器数量的一倍(LO+IF或LO-IF)到二倍的带宽(LO+IF与LO-IF)。在一实施例中，点频信号生成电路包括：第一锁相源，输入端和基准信号产生电路连接，输出端和开关单元连接，用于将第一基准信号转换成第一点频信号，并将第一点频信号传输至开关单元；第二锁相源，输入端和基准信号产生电路连接，输出端和开关单元连接，用于将第二基准信号转换成第二点频信号，并将第二点频信号传输至开关单元，其中，第一点频信号和第二点频信号的频率不同；开关单元，输出端和第一混频器连接，用于将第一点频信号和第二点频信号择一传输至第一混频器。

本发明实施例输出的频率源由直接数字频率合成器经两次变频得到，其相位噪声主要由两次变频时的点频信号决定。第一次变频时点频信号3.2GHz、3.7GHz为低频信号，根据现有技术水平，第一锁相源和第二锁相源均选用常规器件，两频点相位噪声≤-105dBc/Hz@1kHz。第二次变频时的点频信号即筛选的第四点频信号由阶跃二极管得到，该点频信号的相位噪声与100MHz基准源有关。阶跃二极管得到的点频信号相位噪声＝100MHz基准源的相位噪声-20lg(N),其中，通过在基准信号产生电路中采用低相噪基准源，即可得到低噪声频率源。因此，本发明实施例的频率合成器具有低噪声的优点。

在一实施例中，开关单元包括第一开关、第二开关和第三开关，第一开关的一端和第一锁相源连接，另一端和第三开关的第一输入端连接，第二开关的一端和第二锁相源连接，另一端和第三开关的第二输入端连接，第三开关的输出端和第一混频器连接。本发明实施例在第一锁相源与第二锁相源输出链路中均设计相应第一开关、第二开关，当其中一频点经第三开关切换输出时，相应频点后的开关选通，另一锁相源后的开关断开，采用此设计，可提高输出频点的隔离度，防止另一频点泄露到链路后级，在第一混频器中产生杂散。

在一实施例中，频率合成器还包括处理输出电路，处理输出电路包括第二开关滤波器组和第八放大器，第二开关滤波器组包括第六开关、若干和第二混频器的输出频率对应的第六带通滤波器和第七开关，第六开关的一端和第二混频器连接，另一端分别和若干第六带通滤波器的输入端连接，第七开关的一端分别和若干第五带通滤波器的输出端连接，另一端和第八放大器连接。本发明实施例的频率合成器，通过第二开关滤波器组中的第六带通滤波器对输出的第三频段信号进行滤波，以滤除两种信号在第二混频器内部产生的n*LO-m*IF与n*LO+m*IF组合杂散信号，其中n与m均为正整数。然后通过第八放大器进行放大输出，得到杂波少，幅度合适的输出频率。

在一实施例中，处理输出电路还包括第二二倍频器、第三开关滤波器组和第十放大器，第二二倍频器的输入端和第八放大器连接，第三开关滤波器组包括第八开关、若干和第二二倍频器的输出频率对应的第七带通滤波器和第九开关，第八开关的一端和第二二倍频器连接，另一端分别和若干第七带通滤波器的输入端连接，第九开关的一端分别和若干第七带通滤波器的输出端连接，另一端和第十放大器连接。本实施例通过对第三频段信号进行倍频，得到超宽带、毫米波频段的频率源，实现多种快速跳频频率源。本实施例中第三开关滤波器组与第二开关滤波器组中的带通滤波器数量相同，也即第三开关滤波器组中的第七带通滤波器为第二开关滤波器组中相应第六带通滤波器二倍频后的带通滤波器。

本发明实施例通过设置第二二倍频器对输出频率进行倍频，扩展输出频率带宽，具有很强的可扩展性。在其他实施例中，还可以将第二二倍频器更改为倍频数为其他数量的倍频器，得到其他频率源。

在一实施例中，倍频放大电路包括依次串接的第一放大器、五倍频器、第一带通滤波器、第二放大器、第一二倍频器、第二带通滤波器和第三放大器，第一放大器的输入端和基准信号产生电路连接，第三放大器的输出端和基频转换电路连接。本实施例通过第一二倍频器和五倍频器将第三基准信号转换成1GHz的第三点频信号，同时通过第一带通滤波器、第二带通滤波器进行滤波，避免谐杂波干扰。

在一实施例中，基准信号产生电路包括基准源和功分器，基准源和功分器连接，功分器的输出端分别和点频信号生成电路以及倍频放大电路连接，基准源用于输出基准信号，功分器用于将基准信号分成第一基准信号、第二基准信号和第三基准信号。具体的，基准源采用100MHz基准源，产生100MHz基准信号，然后经过功分器分为第一基准信号、第二基准信号和第三基准信号。本实施例采用功分器将100MHz基准信号分成第一基准信号、第二基准信号和第三基准信号，只需要一个基准源，能够简化电路结构。

在一实施例中，频率合成器还包括第九带通滤波器、第十带通滤波器和第六放大器，第九带通滤波器的一端和直接数字频率合成器连接，另一端和第一混频器的输入端连接，第十带通滤波器的一端和第一混频器的输出端连接，另一端和第六放大器的一端连接，第六放大器的另一端和第二混频器的输入端连接。本发明实施例通过第九带通滤波器对第一频段信号进行滤波，通过第十带通滤波器和第六放大器对第二频段信号进行滤波和放大，降低杂波干扰，且避免波形幅值过小。

本发明实施例通过两次变频即可实现一种快速跳频的频率合成器，第一次变频利用直接数字频率合成器快速跳频的功能，得到0.7GHz～1.2GHz的第一频段信号，与第一锁相环与第二锁相环产生的点频信号混频，得到2GHz～3GHz的第二频段信号，第二次变频先利用倍频放大电路中第一放大器、第一放大器和第一放大器深度饱和时可产生高次大功率谐波功能，再分别通过第一带通滤波器和第二带通滤波器提取出所需谐波，将100MHz的第三基准信号经放大和滤波，得到1GHz的第三点频信号，该信号经阶跃二极管可得到1GHz的整数倍频率，经第一开关滤波器组中的第五带通滤波器提取到所需的整数频率即第四点频信号后，第四点频信号与第二频段信号混频，完成第二次变频，第二次变频可得到LO+IF或LO-IF或者LO+IF与LO-IF频段的宽带频率源。本发明实施例通过合理利用直接数字频率合成器响应速度快、频率调谐分辨率高的特点，通过两次变频，即可将窄带信号扩展到宽频段频率源，可实现宽频带、高频率分辨率的快速跳频频率源。

此外，本发明实施例的频率合成器还可根据不同应用场合进行拓展，可扩展性强，通过更改第一开关滤波器组中带通滤波器的中心频率值及带通滤波器的数量，可实现不同频段的快速跳频频率源，第二次混频后，可实现一倍(LO+IF或LO-IF)到二倍的带宽(LO+IF与LO-IF)的频率源。若所需快速跳频频率源为超宽带、毫米波频段的频率源，可在第二次混频得到的LO+IF或LO-IF或者LO+IF与LO-IF频段的频率源增加处理输出电路进行倍频。通过上述方式的扩展，可实现多种快速跳频频率源。在实现小步进、快速跳频的功能时，还可实现低相位噪声、低杂散的要求，同时利用阶跃二极管产生直接数字频率合成器的时钟信号以及第二次变频所需的点频信号，集成度高，大大减小了模块体积，简化了电路设计，提高了模块的可靠性以及维修性，可降低成本、降低复杂电路结构，减小设备体积。

以上，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种频率合成器，其特征在于，包括：

基准信号产生电路，用于生成第一基准信号、第二基准信号和第三基准信号；

点频信号生成电路，和所述基准信号产生电路连接，用于接收所述第一基准信号和所述第二基准信号，将所述第一基准信号和所述第二基准信号分别转换成第一点频信号和第二点频信号，并对所述第一点频信号和第二点频信号进行择一输出，其中，所述第一点频信号和所述第二点频信号的频率不同；

倍频放大电路，输入端和所述基准信号产生电路连接，用于将所述第三基准信号进行放大和倍频，转换成第三点频信号；

基频转换电路，输入端和所述倍频放大电路连接，输出端分别和直接数字频率合成器以及第二混频器连接，用于接收所述第三点频信号，根据所述第三点频信号生成第五点频信号和若干频率为第三点频信号的不同整数倍的第四点频信号，并将所述第五点频信号传输至直接数字频率合成器，以及将若干所述第四点频信号进行滤波选通，筛选出一路第四点频信号传输至第二混频器；

所述直接数字频率合成器，用于将所述第五点频信号作为时钟信号生成第一频段信号；

第一混频器，输入端分别与所述直接数字频率合成器和所述点频信号生成电路连接，用于将所述第一频段信号和所述点频信号生成电路的输出信号混频，生成第二频段信号；

第二混频器，输入端分别和所述第一混频器以及所述基频转换电路连接，用于将所述第四点频信号和所述第二频段信号进行混频，生成第三频段信号。

2.根据权利要求1所述的频率合成器，其特征在于，所述基频转换电路包括阶跃二极管、第三低通滤波器、第四放大器、第八带通滤波器、第四低通滤波器、第五放大器、第一开关滤波器组和第七放大器；

所述阶跃二极管用于根据第三点频信号生成第五点频信号和若干频率为第三点频信号的不同整数倍的第四点频信号，并将所述第五点频信号依次经过第三低通滤波器、第四放大器和第八带通滤波器传输至所述直接数字频率合成器，以及将若干第四点频信号依次经过第四低通滤波器和第五放大器传输至所述第一开关滤波器组，所述第一开关滤波器组用于将若干第四点频信号进行滤波选通，筛选出一路第四点频信号，筛选出的第四点频信号经过第七放大器传输至第二混频器。

3.根据权利要求2所述的频率合成器，其特征在于，所述第一开关滤波器组包括第四开关、若干和各个所述第四点频信号对应的第五带通滤波器和第五开关，所述第四开关的一端和所述第五放大器连接，另一端分别和若干所述第五带通滤波器的输入端连接，所述第五开关的一端分别和若干所述第五带通滤波器的输出端连接，另一端和所述第七放大器连接。

4.根据权利要求1所述的频率合成器，其特征在于，所述点频信号生成电路包括：

第一锁相源，输入端和所述基准信号产生电路连接，输出端和开关单元连接，用于将所述第一基准信号转换成第一点频信号，并将所述第一点频信号传输至开关单元；

第二锁相源，输入端和所述基准信号产生电路连接，输出端和所述开关单元连接，用于将所述第二基准信号转换成第二点频信号，并将所述第二点频信号传输至所述开关单元，其中，所述第一点频信号和所述第二点频信号的频率不同；

所述开关单元，输出端和所述第一混频器连接，用于将所述第一点频信号和第二点频信号择一传输至所述第一混频器。

5.根据权利要求4所述的频率合成器，其特征在于，所述开关单元包括第一开关、第二开关和第三开关，所述第一开关的一端和所述第一锁相源连接，另一端和所述第三开关的第一输入端连接，所述第二开关的一端和所述第二锁相源连接，另一端和所述第三开关的第二输入端连接，所述第三开关的输出端和所述第一混频器连接。

6.根据权利要求1所述的频率合成器，其特征在于，还包括处理输出电路，所述处理输出电路包括第二开关滤波器组和第八放大器，所述第二开关滤波器组包括第六开关、若干和所述第二混频器的输出频率对应的第六带通滤波器和第七开关，所述第六开关的一端和所述第二混频器连接，另一端分别和若干所述第六带通滤波器的输入端连接，所述第七开关的一端分别和若干所述第六带通滤波器的输出端连接，另一端和所述第八放大器连接。

7.根据权利要求6所述的频率合成器，其特征在于，所述处理输出电路还包括第二二倍频器、第三开关滤波器组和第十放大器，所述第二二倍频器的输入端和所述第八放大器连接，所述第三开关滤波器组包括第八开关、若干和所述第二二倍频器的输出频率对应的第七带通滤波器和第九开关，所述第八开关的一端和所述第二二倍频器连接，另一端分别和若干所述第七带通滤波器的输入端连接，所述第九开关的一端分别和若干所述第七带通滤波器的输出端连接，另一端和所述第十放大器连接。

8.根据权利要求1所述的频率合成器，其特征在于，所述倍频放大电路包括依次串接的第一放大器、五倍频器、第一带通滤波器、第二放大器、第一二倍频器、第二带通滤波器和第三放大器，所述第一放大器的输入端和所述基准信号产生电路连接，所述第三放大器的输出端和所述基频转换电路连接。

9.根据权利要求1所述的频率合成器，其特征在于，所述基准信号产生电路包括基准源和功分器，所述基准源和所述功分器连接，所述功分器的输出端分别和所述点频信号生成电路以及倍频放大电路连接，所述基准源用于输出基准信号，所述功分器用于将所述基准信号分成第一基准信号、第二基准信号和第三基准信号。

10.根据权利要求1所述的频率合成器，其特征在于，还包括第九带通滤波器、第十带通滤波器和第六放大器，所述第九带通滤波器的一端和所述直接数字频率合成器连接，另一端和所述第一混频器的输入端连接，所述第十带通滤波器的一端和所述第一混频器的输出端连接，另一端和所述第六放大器的一端连接，所述第六放大器的另一端和所述第二混频器的输入端连接。