CN115912034B - 一种幅度相位可调的高精度射频激励源 - Google Patents

一种幅度相位可调的高精度射频激励源 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种幅度相位可调的高精度射频激励源，包括高频段链路单元、低频段链路单元、电源及控制单元和时钟同步器单元；其中高频段链路单元产生高频正弦波信号，低频段链路单元产生低频正弦波信号；电源单元将直流输入电压经过二次稳压变换后输出各部分所需的工作电压，提供给高、低频段链路单元和时钟同步器单元使用；控制单元用于检测输出信号功率、检测电压、检测温度、检测频率源锁定，并对数字频率合成器的频率、幅度和相位进行控制；时钟同步器单元，产生高稳定低相位噪声的参考时钟信号，经过参考时钟分配器输出两路差分参考时钟信号和一路本振信号。本发明提高了射频激励源的频率、幅度、相位的重复精度、调节精度和稳定度。

Description

一种幅度相位可调的高精度射频激励源
技术领域
本发明涉及激光技术领域，特别是一种幅度相位可调的高精度射频激励源。
背景技术
激光是通过人工方式，用光或放电等强能量激发特定的物质而产生的光，1960年，人类成功地制造出世界上第一台激光器，产生了激光。由于激光具有完全不同于普通光的性质，具有方向性好、亮度高、单色性好的特点，很快被广泛应用于各个领域，并深刻地影响了科学、技术、经济和社会的发展及变革。随着激光技术不断发展，激光的应用越来越广泛。
激光相位调制器是可以控制激光光束相位的光学调制器。在激光应用中，激光相位调制器需要一种高稳定幅度、相位的激励源。激光相位调制器的激励源，通过改变输出信号的幅度和相位，调节激励激光相位调制器的电磁场，满足光相位调制器的激励要求。
现有的激光射频激励源的可重复性、稳定性较低，无法满足输出功率高重复精度、高调节精度、高稳定度的要求，亟需研究输出信号幅度和相位的调节精度、重复精度、稳定度较高的激光相位调制器激励源。
发明内容
本发明的目的在于提供一种频率、幅度、相位的重复精度高、调节精度高、稳定度高的激光相位调制器的激励源。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种幅度相位可调的高精度射频激励源，包括高频段链路单元、低频段链路单元、电源及控制单元和时钟同步器单元，其中：
所述高频段链路单元，用于产生高频正弦波信号，对高频正弦波信号进行驱动放大和功率放大，然后进行滤波合成将两路频率信号合成一路输出，并进行对高频正弦波信号的谐波和杂散的抑制；
所述低频段链路单元，用于产生低频正弦波信号，对低频正弦波信号进行驱动放大和功率放大，然后进行滤波合成将四路频率信号合成一路输出，并进行对低频正弦波信号的谐波和杂散的抑制；
所述电源及控制单元包括电源单元和控制单元，所述电源单元将直流输入电压经过二次稳压变换后输出各部分所需的工作电压，提供给高频段链路单元、低频段链路单元和时钟同步器单元使用；所述控制单元用于检测输出信号功率、检测电压、检测温度、检测频率源锁定，并对数字频率合成器的频率、幅度和相位进行控制；
所述时钟同步器单元，用于产生高稳定低相位噪声的参考时钟信号，参考时钟信号经过参考时钟分配器输出两路差分参考时钟信号和一路本振信号。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)两路激励信号输出，一路为四路低频信号合成，一路为两路高频信号合成；(2)实现了六路信号之间相位差的可重复性、稳定性；(3)实现了每路信号输出功率的高精度调节，并且实现了输出功率的可重复性、稳定性。
附图说明
图1是本发明一种幅度相位可调的高精度射频激励源的原理示意图。
图2是本发明中高频段链路单元的结构示意图。
图3是本发明中低频段链路单元的结构示意图。
图4是本发明中参考时钟产生及分配的流程示意图。
图5是本发明中同步时钟分配的流程示意图。
图6是本发明中输出功率高精度调节的流程示意图。
具体实施方式
本发明一种幅度相位可调的高精度射频激励源，包括高频段链路单元、低频段链路单元、电源及控制单元和时钟同步器单元，其中：
所述高频段链路单元，用于产生高频正弦波信号，对高频正弦波信号进行驱动放大和功率放大，然后进行滤波合成将两路频率信号合成一路输出，并进行对高频正弦波信号的谐波和杂散的抑制；
所述低频段链路单元，用于产生低频正弦波信号，对低频正弦波信号进行驱动放大和功率放大，然后进行滤波合成将四路频率信号合成一路输出，并进行对低频正弦波信号的谐波和杂散的抑制；
所述电源及控制单元包括电源单元和控制单元，所述电源单元将直流输入电压经过二次稳压变换后输出各部分所需的工作电压，提供给高频段链路单元、低频段链路单元和时钟同步器单元使用；所述控制单元用于检测输出信号功率、检测电压、检测温度、检测频率源锁定，并对数字频率合成器的频率、幅度和相位进行控制；
所述时钟同步器单元，用于产生高稳定低相位噪声的参考时钟信号，参考时钟信号经过参考时钟分配器输出两路差分参考时钟信号和一路本振信号。
进一步地，所述的高频段链路单元，包括高频段源、第五驱动放大模块、第五功率放大模块、第六驱动放大模块、第六功率放大模块和第二滤波合成模块；
所述高频段源输出一路正弦波信号f5和一路正弦波信号f6；正弦波信号f5经过第五驱动放大模块和第五功率放大模块，信号放大在-15-+30dBm可调，正弦波信号f6经过第六驱动放大模块和第六功率放大模块，信号放大在-15-+30dBm可调，第二滤波合成模块将f5、f6两路正弦波信号合成一路进行输出，并完成对正弦波信号f5和正弦波信号f6的谐波和杂散的抑制。
进一步地，所述的低频段链路单元，包括低频段源、第一驱动放大模块、第一功率放大模块、第二驱动放大模块、第二功率放大模块、第三驱动放大模块、第三功率放大模块、第四驱动放大模块、第四功率放大模块和第一滤波合成模块；
所述低频段源输出正弦波信号f1、正弦波信号f2、正弦波信号f3、正弦波信号f4各一路；正弦波信号f1经过第一驱动放大模块和第一功率放大模块，信号放大在-15-+30dBm可调，正弦波信号f2经过第二驱动放大模块和第二功率放大模块，信号放大在-15-+30dBm可调，正弦波信号f3经过第三驱动放大模块和第三功率放大模块，信号放大在-15-+30dBm可调，正弦波信号f4经过第四驱动放大模块和第四功率放大模块，信号放大在-15-+30dBm可调，第一滤波合成模块将f1、f2、f3、f4四路正弦波信号合成一路进行输出，并完成对正弦波信号f1、f2、f3、f4的谐波和杂散的抑制。
进一步地，所述的电源及控制单元包括电源单元和控制单元；
所述电源单元将28±4V直流输入电压经过二次稳压变换后，输出各部分所需的工作电压，提供给高、低频段链路单元和时钟同步器单元使用；
所述控制单元检测输出信号、电压、温度和频率源锁定，并实现对数字频率合成器的频率、幅度和相位的控制。
进一步地，所述的时钟同步器单元，包括恒温晶振、锁相源、参考时钟分配器、同步时钟分配器；
所述恒温晶振为锁相源提供输出高稳定低相位噪声的参考时钟信号，参考时钟信号经过参考时钟分配器输出两路差分参考时钟信号和一路本振信号，分别为第一参考时钟、第二参考时钟和第一本振信号；同步时钟分配器根据输入的同步信号经过分配产生两路同步时钟信号，并分别延时输出第一同步时钟和第二同步时钟。
进一步地，所述恒温晶振输出100MHz的参考信号，锁相源输出频率为100MHz的倍数Flo，锁相源输出经过功分器分成两路，一路作为本振信号输出至高频段链路单元，一路经过参考时钟分配器输出两路差分参考信号，经过第一延时调节输出第一参考时钟，经过第二延时调节输出第二参考时钟，第一参考时钟输出至低频段链路单元中低频段源的第一数字频率合成器参考时钟输入，第二参考时钟输出至高频段链路单元中高频段源的第二数字频率合成器参考时钟输入，通过调节第一延时调节或第二延时调节，使高频段链路单元和低频段链路单元的第一数字频率合成器和第二数字频率合成器参考时钟同步。
进一步地，所述低频段链路单元的第一数字频率合成器输出一路用于第一数字频率合成器和第二数字频率合成器时钟同步的差分信号，该差分信号经过同步时钟分配器输出两路差分同步时钟信号，经过第三延时调节输出第一同步时钟，经过第四延时调节输出第二同步时钟，第一同步时钟输出至低频段链路单元中第一数字频率合成器的同步时钟输入端，第二同步时钟输出至高频段链路单元中第二数字频率合成器的同步时钟输入端，通过调节第三延时调节或第四延时调节，完成低频段链路单元中第一数字频率合成器和高频段链路单元中第二数字频率合成器的同步时钟同步；
通过第一～第四延时调节对参考时钟和同步时钟的调节，实现低频段链路单元中第一数字频率合成器和高频段链路单元中第二数字频率合成器的相位硬同步；通过控制单元的时间数字转换器计算第一数字频率合成器和第二数字频率合成器的同步脉冲信号，该同步脉冲信号的差异量化为采样周期个数，得到第一数字频率合成器和第二数字频率合成器需要调整的采样周期个数，根据计算的采样周期个数配置第一数字频率合成器和第二数字频率合成器的延迟值，实现第一数字频率合成器和第二数字频率合成器的相位软同步；通过对第一数字频率合成器和第二数字频率合成器的相位硬同步和软同步，实现激励源的相位可重复性和稳定性。
进一步地，所述第二参考时钟和第二同步时钟接入第二数字频率合成器，第二数字频率合成器输出信号F5和信号F6，信号F6经过第六滤波器滤波输入至混频器的中频输入端，本振信号经过第七放大器输入至混频器的本振输入端，信号F6和本振信号经过混频器混频产生的射频信号经过第七滤波器，滤掉混频产生的杂散信号，再经过第八放大器放大，经过第六温补衰减器完成信号20dB和0dB的衰减控制，经过第六驱放和第六功放将信号放大至33dBm，信号F6经耦合器，直通信号输入双工器，耦合端信号输出至温度补偿检波反馈电路；
信号F5经过第五滤波器滤波，滤掉第二数字频率合成器产生的杂散信号，经过第五放大器、第六放大器进行放大，第五温补衰减器完成信号20dB和0dB的衰减控制，经过第五驱放和第五功放将信号放大至33dBm，信号F5经耦合器，直通信号输入双工器，耦合端信号输出至温度补偿检波反馈电路；
双工器将经过功放放大后的信号F5和信号F6合成一路输出，并完成抑制信号F5、F6谐波信号的功能。
进一步地，所述第一参考时钟和第一同步时钟接入第一数字频率合成器，第一数字频率合成器输出信号F1、信号F2、信号F3、和信号F4；
信号F1经过第一滤波器滤波，滤掉第一数字频率合成器产生的杂散信号，经过第一放大器放大后输入第一温补衰减器，第一温补衰减器完成信号20dB和0dB的衰减控制，经过第一驱放和第一功放将信号放大至33dBm，F1信号经耦合器，直通信号输入多工器，耦合端信号输出至检波电路；
信号F2经过第二滤波器滤波，滤掉第一数字频率合成器产生的杂散信号，经过第二放大器放大后输入第二温补衰减器，第二温补衰减器完成信号20dB和0dB的衰减控制，经过第二驱放和第二功放将信号放大至33dBm，信号F2经耦合器，直通信号输入多工器，耦合端信号输出至检波电路；
信号F3经过第三滤波器滤波，滤掉第一数字频率合成器产生的杂散信号，经过第三放大器放大后输入第三温补衰减器，第三温补衰减器完成信号20dB和0dB的衰减控制，经过第三驱放和第三功放将信号放大至33dBm，信号F3经耦合器，直通信号输入多工器，耦合端信号输出至检波电路；
信号F4经过第四滤波器滤波，滤掉第一数字频率合成器产生的杂散信号，经过第四放大器放大后输入第四温补衰减器，第四温补衰减器完成信号20dB和0dB的衰减控制，经过第四驱放和第四功放将信号放大至33dBm，信号F4经耦合器，直通信号输入多工器，耦合端信号输出至检波电路；
多工器将经过功放放大后的信号F1、信号F2、信号F3和信号F4四路信号合成一路输出，并完成抑制信号F1、信号F2、信号F3、和信号F4谐波信号的功能。
进一步地，F1、F2、F3、F4、F5和F6六路耦合的信号输入到温度补偿检波反馈电路，通过大动态射频检波器，将F1、F2、F3、F4、F5和F6六路耦合射频信号转换为直流电压信号VRF，射频检波器同时输出随温度变化的直流电压信号VT，VRF和VT转化为数字信号，控制单元的微处理器将每一路功率0.02dB步进，把功率检波电压与温度电压的数值一一对应存储于存储器中，每次设定输出功率后，控制单元的微处理器先调用该功率值对应存储器的功率检波电压与温度电压数值，通过对温度差异计算，得到不同温度下输出功率对应的功率检波数值，控制单元微处理器通过调节第一数字频率合成器和调节第二数字频率合成器输出的幅度值，使射频检波反馈的数值与功率检波反馈的数值无限接近，保证每一路在不同环境温度下输出的功率的变化小于0.02dB。
下面结合附图和具体实施例，对本发明做进一步的详细说明。
实施例
结合图1，本发明一种幅度相位可调的高精度射频激励源，包括高频段链路单元、低频段链路单元、电源及控制单元和时钟同步器单元；所述高频段链路单元，用于产生高频正弦波信号，对高频正弦波信号进行驱动放大和功率放大，然后进行滤波合成将两路频率信号合成一路输出，并进行对高频正弦波信号的谐波和杂散的抑制；
所述低频段链路单元，用于产生低频正弦波信号，对低频正弦波信号进行驱动放大和功率放大，然后进行滤波合成将四路频率信号合成一路输出，并进行对低频正弦波信号的谐波和杂散的抑制；
所述电源及控制单元包括电源单元和控制单元，所述电源单元将直流输入电压经过二次稳压变换后输出各部分所需的工作电压，提供给高、低频段链路单元和时钟同步器单元使用；所述控制单元用于检测输出信号功率、检测电压、检测温度、检测频率源锁定，并对数字频率合成器的频率、幅度和相位进行控制；
所述时钟同步器单元，用于产生高稳定低相位噪声的参考时钟信号，参考时钟信号经过参考时钟分配器输出两路差分参考时钟信号和一路本振信号。
进一步地，所述高频段链路单元和低频段链路单元均包含数字频率合成器，所用数字频率合成器参考时钟为2500MHz，频率调谐精度48位，相位调谐精度16位，幅度调谐精度14位。
数字频率合成器实现频率最小步进：
2500MHz/248＝0.00000888Hz
数字频率合成器实现相位最小步进：
360/216＝0.00549度
数字频率合成器实现幅度设置最小步进：
20log((214-1)/(214)＝0.00053dB
进一步地，所述的高频段链路单元，包括高频段源、第五驱动放大模块、第五功率放大模块、第六驱动放大模块、第六功率放大模块和第二滤波合成模块；
所述高频段源输出一路f5正弦波信号和一路f6的正弦波信号；f5正弦波信号经过第五驱动放大模块和第五功率放大模块，信号放大在-15-+30dBm可调，f6正弦波信号经过第六驱动放大模块和第六功率放大模块，信号放大在-15-+30dBm可调，第二滤波合成模块将f5、f6两路频率信号合成一路进行输出，并完成对f5、f6信号的谐波和杂散的抑制。
进一步地，所述的低频段链路单元，包括低频段源、第一驱动放大模块、第一功率放大模块、第二驱动放大模块、第二功率放大模块、第三驱动放大模块、第三功率放大模块、第四驱动放大模块、第四功率放大模块和第一滤波合成模块；
所述低频段源输出f1正弦波信号、f2的正弦波信号、f3正弦波信号、f4正弦波信号各一路；f1正弦波信号经过第一驱动放大模块和第一功率放大模块，信号放大在-15-+30dBm可调，f2正弦波信号经过第二驱动放大模块和第二功率放大模块，信号放大在-15-+30dBm可调，f3正弦波信号经过第三驱动放大模块和第三功率放大模块，信号放大在-15-+30dBm可调，f4正弦波信号经过第四驱动放大模块和第四功率放大模块，信号放大在-15-+30dBm可调，第一滤波合成模块将f1、f2、f3、f4四路正弦波信号合成一路进行输出，并完成对f1、f2、f3、f4信号的谐波和杂散的抑制。
进一步地，所述的电源及控制单元包括电源单元和控制单元；
所述电源单元将28±4V直流输入电压经过二次稳压变换后，输出各部分所需的工作电压，提供给高、低频段链路单元和时钟同步器单元使用；
所述控制单元检测输出信号、电压、温度和频率源锁定，并实现对数字频率合成器的频率、幅度和相位的控制。
进一步地，结合图4，所述的时钟同步器单元，包括恒温晶振、锁相源、参考时钟分配器、同步时钟分配器；恒温晶振给锁相源提供高稳定度的100MHz参考时钟信号；
所述恒温晶振为锁相源提供输出高稳定低相位噪声的参考时钟信号，锁相源输出2500MHz的参考时钟信号，参考时钟信号经过参考时钟分配器输出两路差分参考时钟信号和一路本振信号，分别为第一参考时钟、第二参考时钟和第一本振信号；同步时钟分配器根据输入的同步信号经过分配产生两路同步时钟信号，并分别延时输出第一同步时钟和第二同步时钟。
所述恒温晶振的指标要求为：
输出频率：100MHz；
频率稳定度：±0.1ppm；
相位噪声：≤-120dBc@100Hz；
≤-155dBc@1KHz；
≤-165dBc@10KHz；
所述锁相源指标要求为：
输出频率：2500MHz；
输出功率：≥5dBm；
杂散抑制：≥65dBc；
相位噪声：≤-103dBc@1KHz；
进一步地，所述恒温晶振输出100MHz的参考信号，锁相源输出频率为100MHz的倍数Flo，锁相源输出经过功分器分成两路，一路作为本振信号输出至高频段链路单元，一路经过参考时钟分配器输出两路差分参考信号，经过第一延时调节输出第一参考时钟，经过第二延时调节输出第二参考时钟，第一参考时钟输出至低频段链路单元的第一数字频率合成器参考时钟输入，第二参考时钟输出至高频段链路单元的第二数字频率合成器参考时钟输入，通过调节第一延时调节或第二延时调节，可使高频段链路单元和低频段链路单元的第一数字频率合成器和第二数字频率合成器参考时钟同步。
进一步地，结合图5，所述低频段链路单元的第一数字频率合成器输出一路用于两片第一数字频率合成器和第二数字频率合成器时钟同步的差分信号，该差分信号经过同步时钟分配器输出两路差分同步时钟信号，经过第三延时调节输出第一同步时钟，经过第四延时调节输出第二同步时钟，第一同步时钟输出至低频段链路单元的第一数字频率合成器同步时钟输入端，第二同步时钟输出至高频段链路单元的第二数字频率合成器同步时钟输入端，通过调节第三延时调节或第四延时调节，完成低频段链路单元和高频段链路单元的第一数字频率合成器和第二数字频率合成器同步时钟同步；
通过所述第一延时调节、2、3、4对参考时钟和同步时钟的调节，实现低频段链路单元法人第一数字频率合成器和高频段链路单元的第二数字频率合成器的相位硬同步；通过控制单元的时间数字转换器计算第一数字频率合成器和第二数字频率合成器的同步脉冲信号，该信号的差异量化为采样周期个数，可得到第一数字频率合成器和第二数字频率合成器需要调整的采样周期个数，根据计算的采样周期个数配置第一数字频率合成器和第二数字频率合成器的延迟值，实现第一数字频率合成器和第二数字频率合成器的相位软同步；通过对第一数字频率合成器和第二数字频率合成器的相位硬同步和软同步，实现激励源的相位可重复性和稳定性。
进一步地，结合图2，所述第二参考时钟和第二同步时钟接入第二数字频率合成器，第二数字频率合成器输出两路信号F5和F6，F6信号经过第六滤波器滤波输入至混频器的中频输入端，本振信号经过第七放大器输入至混频器的本振输入端，F6信号和本振信号经过混频器混频产生的射频信号经过第七滤波器，滤掉混频产生的杂散信号，再经过第八放大器放大，经过第六温补衰减器完成信号20dB和0dB的衰减控制，经过第六驱放和第六功放将信号放大至33dBm，F6信号经耦合器，直通信号输入双工器，耦合端信号输出至高精度温度补偿检波反馈电路；
F5信号经过第五滤波器滤波，滤掉第二数字频率合成器产生的杂散信号，经过第五放大器、第六放大器进行放大，第五温补衰减器完成信号20dB和0dB的衰减控制，经过第五驱放和第五功放将信号放大至33dBm，F5信号经耦合器，直通信号输入双工器，耦合端信号输出至高精度温度补偿检波反馈电路；
双工器将经过功放放大后的F5信号和F6信号合成一路输出，并完成抑制F5和F6谐波信号的功能。
进一步地，结合图3，所述第一参考时钟和第一同步时钟接入第一数字频率合成器，第一数字频率合成器输出四路信号F1、F2、F3、和F4；
F1信号经过第一滤波器滤波，滤掉第一数字频率合成器产生的杂散信号，经过第一放大器放大后输入第一温补衰减器，第一温补衰减器完成信号20dB和0dB的衰减控制，经过第一驱放和第一功放将信号放大至33dBm，F1信号经耦合器，直通信号输入多工器，耦合端信号输出至检波电路；
F2信号经过第二滤波器滤波，滤掉第一数字频率合成器产生的杂散信号，经过第二放大器放大后输入第二温补衰减器，第二温补衰减器完成信号20dB和0dB的衰减控制，经过第二驱放和第二功放将信号放大至33dBm，F2信号经耦合器，直通信号输入多工器，耦合端信号输出至检波电路；
F3信号经过第三滤波器滤波，滤掉第一数字频率合成器产生的杂散信号，经过第三放大器放大后输入第三温补衰减器，第三温补衰减器完成信号20dB和0dB的衰减控制，经过第三驱放和第三功放将信号放大至33dBm，F3信号经耦合器，直通信号输入多工器，耦合端信号输出至检波电路；
F4信号经过第四滤波器滤波，滤掉第一数字频率合成器产生的杂散信号，经过第四放大器放大后输入第四温补衰减器，第四温补衰减器完成信号20dB和0dB的衰减控制，经过第四驱放和第四功放将信号放大至33dBm，F4信号经耦合器，直通信号输入多工器，耦合端信号输出至检波电路。
多工器将经过功放放大后的F1、F2、F3和F4四路信号合成一路输出，并完成抑制F1、F2、F3、和F4谐波信号的功能。
进一步地，结合图6，所述F1、F2、F3、F4、F5和F6六路耦合的信号输入到高精度温度补偿检波反馈电路，通过大动态射频检波器，将F1、F2、F3、F4、F5和F6六路耦合射频信号转换为直流电压信号VRF，射频检波器同时输出随温度变化的直流电压信号VT，VRF和VT转化为高精度的数字信号，控制单元的微处理器将每一路功率0.02dB步进，把功率检波电压与温度电压的数值一一对应存储于存储器中，每次设定输出功率后，控制单元的微处理器先调用该功率值对应存储器的功率检波电压与温度电压数值，通过对温度差异计算，得到不同温度下输出功率对应的功率检波数值，控制单元微处理器通过调节第一数字频率合成器和调节第二数字频率合成器输出的幅度值，使射频检波反馈的数值与功率检波反馈的数值无限接近，保证了每一路在不同环境温度下输出的功率的变化小于0.02dB。
综上所述，本发明采用数字频率合成器、温补衰减器、驱动放大器、大功率功放组合的方式，应用时钟同步技术、开机启动电流抑制技术和高精度温度补偿检波反馈技术，实现了射频激励源的以下特点：
(1)同时输出f1、f2、f3、f4、f5、f6六种正弦波信号，f1-f4合成一路输出，f5-f6合成一路输出；
(2)输出的正弦波信号两两之间的相位差在0到360度之间可设置的，步进0.1度；
(3)每路输出的正弦波信号输出功率在0-30dBm之间可设置的，步进0.02dB；
(4)每路输出的正弦波信号输出频率可设置的，步进1Hz；
(5)正弦波信号两两之间的相位差具有高重复精度，即正弦波信号两两之间的相位设定后，频繁开关激励源，两两之间的相位差变化小于0.1度；
(6)正弦波信号两两之间的相位差具有高稳定度，即正弦波信号两两之间的相位设定后，开机48小时，两两之间的相位差变化小于0.1度；
(7)每路输出的正弦波信号输出功率具有高重复精度，即正弦波信号输出功率设定后，频繁开关激励源，输出功率变化小于0.02dB；
(8)每路输出的正弦波信号输出功率具有高稳定度，即正弦波信号输出功率设定后，开机48小时，输出功率变化小于0.02dB；
(9)每路输出的正弦波信号输出频率具有高重复精度，即正弦波信号输出频率设定后，频繁开关激励源，输出频率变化小于1Hz；
(10)每路输出的正弦波信号输出频率具有高稳定度，即正弦波信号输出频率设定后，开机48小时，输出频率变化小于1Hz。
综上所述，本发明两路激励信号输出，一路为四路低频信号合成，一路为两路高频信号合成；实现了六路信号之间相位差的可重复性、稳定性，并且实现了每路信号输出功率的高精度调节，以及输出功率的可重复性、稳定性。

Claims (6)

1.一种幅度相位可调的高精度射频激励源，其特征在于，包括高频段链路单元、低频段链路单元、电源及控制单元和时钟同步器单元，其中：
所述高频段链路单元，用于产生高频正弦波信号，对高频正弦波信号进行驱动放大和功率放大，然后进行滤波合成将两路频率信号合成一路输出，并进行对高频正弦波信号的谐波和杂散的抑制；
所述低频段链路单元，用于产生低频正弦波信号，对低频正弦波信号进行驱动放大和功率放大，然后进行滤波合成将四路频率信号合成一路输出，并进行对低频正弦波信号的谐波和杂散的抑制；
所述电源及控制单元包括电源单元和控制单元，所述电源单元将直流输入电压经过二次稳压变换后输出各部分所需的工作电压，提供给高频段链路单元、低频段链路单元和时钟同步器单元使用；所述控制单元用于检测输出信号功率、检测电压、检测温度、检测频率源锁定，并对数字频率合成器的频率、幅度和相位进行控制；
所述时钟同步器单元，用于产生高稳定低相位噪声的参考时钟信号，参考时钟信号经过参考时钟分配器输出两路差分参考时钟信号和一路本振信号；
所述的时钟同步器单元，包括恒温晶振、锁相源、参考时钟分配器、同步时钟分配器；
所述恒温晶振为锁相源提供输出的参考时钟信号，锁相源输出经过功分器分成两路，一路作为第一本振信号输出至高频段链路单元，另一路经过参考时钟分配器输出两路差分参考信号，一路差分参考信号经过第一延时调节输出第一参考时钟，另一路差分参考信号经过第二延时调节输出第二参考时钟；
所述恒温晶振输出100MHz的参考信号，锁相源输出频率为100MHz的倍数Flo，第一参考时钟输出至低频段链路单元中低频段源的第一数字频率合成器参考时钟输入，第二参考时钟输出至高频段链路单元中高频段源的第二数字频率合成器参考时钟输入，通过调节第一延时调节或第二延时调节，使高频段链路单元和低频段链路单元的第一数字频率合成器和第二数字频率合成器参考时钟同步；
所述低频段链路单元的第一数字频率合成器输出一路用于第一数字频率合成器和第二数字频率合成器时钟同步的差分信号，该差分信号经过同步时钟分配器输出两路差分同步时钟信号，一路经过第三延时调节输出第一同步时钟，另一路经过第四延时调节输出第二同步时钟，第一同步时钟输出至低频段链路单元中第一数字频率合成器的同步时钟输入端，第二同步时钟输出至高频段链路单元中第二数字频率合成器的同步时钟输入端，通过调节第三延时调节或第四延时调节，完成低频段链路单元中第一数字频率合成器和高频段链路单元中第二数字频率合成器的同步时钟同步；
通过第一~第四延时调节对参考时钟和同步时钟的调节，实现低频段链路单元中第一数字频率合成器和高频段链路单元中第二数字频率合成器的相位硬同步；通过控制单元的时间数字转换器计算第一数字频率合成器和第二数字频率合成器的同步脉冲信号，该同步脉冲信号的差异量化为采样周期个数，得到第一数字频率合成器和第二数字频率合成器需要调整的采样周期个数，根据计算的采样周期个数配置第一数字频率合成器和第二数字频率合成器的延迟值，实现第一数字频率合成器和第二数字频率合成器的相位软同步。
2.根据权利要求1所述的幅度相位可调的高精度射频激励源，其特征在于，所述的高频段链路单元，包括高频段源、第五驱动放大模块、第五功率放大模块、第六驱动放大模块、第六功率放大模块和第二滤波合成模块；
所述高频段源输出一路正弦波信号f5和一路正弦波信号f6；正弦波信号f5经过第五驱动放大模块和第五功率放大模块，信号放大在-15-+30dBm可调，正弦波信号f6经过第六驱动放大模块和第六功率放大模块，信号放大在-15-+30dBm可调，第二滤波合成模块将f5、f6两路正弦波信号合成一路进行输出，并完成对正弦波信号f5和正弦波信号f6的谐波和杂散的抑制。
3.根据权利要求1所述的幅度相位可调的高精度射频激励源，其特征在于，所述的低频段链路单元，包括低频段源、第一驱动放大模块、第一功率放大模块、第二驱动放大模块、第二功率放大模块、第三驱动放大模块、第三功率放大模块、第四驱动放大模块、第四功率放大模块和第一滤波合成模块；
所述低频段源输出正弦波信号f1、正弦波信号f2、正弦波信号f3、正弦波信号f4各一路；正弦波信号f1经过第一驱动放大模块和第一功率放大模块，信号放大在-15-+30dBm可调，正弦波信号f2经过第二驱动放大模块和第二功率放大模块，信号放大在-15-+30dBm可调，正弦波信号f3经过第三驱动放大模块和第三功率放大模块，信号放大在-15-+30dBm可调，正弦波信号f4经过第四驱动放大模块和第四功率放大模块，信号放大在-15-+30dBm可调，第一滤波合成模块将f1、f2、f3、f4四路正弦波信号合成一路进行输出，并完成对正弦波信号f1、f2、f3、f4的谐波和杂散的抑制。
4.根据权利要求1所述的幅度相位可调的高精度射频激励源，其特征在于，所述第二参考时钟和第二同步时钟接入第二数字频率合成器，第二数字频率合成器输出信号F5和信号F6，信号F6经过第六滤波器滤波输入至混频器的中频输入端，本振信号经过第七放大器输入至混频器的本振输入端，信号F6和本振信号经过混频器混频产生的射频信号经过第七滤波器，滤掉混频产生的杂散信号，再经过第八放大器放大，经过第六温补衰减器完成信号的衰减控制，经过第六驱放和第六功放将信号放大至33dBm，信号F6经耦合器，直通信号输入双工器，耦合端信号输出至温度补偿检波反馈电路；
信号F5经过第五滤波器滤波，滤掉第二数字频率合成器产生的杂散信号，经过第五放大器、第六放大器进行放大，第五温补衰减器完成信号的衰减控制，经过第五驱放和第五功放将信号放大至33dBm，信号F5经耦合器，直通信号输入双工器，耦合端信号输出至温度补偿检波反馈电路；
双工器将经过功放放大后的信号F5和信号F6合成一路输出，并完成抑制信号F5、F6谐波信号的功能。
5.根据权利要求4所述的幅度相位可调的高精度射频激励源，其特征在于，所述第一参考时钟和第一同步时钟接入第一数字频率合成器，第一数字频率合成器输出信号F1、信号F2、信号F3、和信号F4；
信号F1经过第一滤波器滤波，滤掉第一数字频率合成器产生的杂散信号，经过第一放大器放大后输入第一温补衰减器，第一温补衰减器完成信号的衰减控制，经过第一驱放和第一功放将信号放大至33dBm，F1信号经耦合器，直通信号输入多工器，耦合端信号输出至温度补偿检波反馈电路；
信号F2经过第二滤波器滤波，滤掉第一数字频率合成器产生的杂散信号，经过第二放大器放大后输入第二温补衰减器，第二温补衰减器完成信号的衰减控制，经过第二驱放和第二功放将信号放大至33dBm，信号F2经耦合器，直通信号输入多工器，耦合端信号输出至温度补偿检波反馈电路；
信号F3经过第三滤波器滤波，滤掉第一数字频率合成器产生的杂散信号，经过第三放大器放大后输入第三温补衰减器，第三温补衰减器完成信号的衰减控制，经过第三驱放和第三功放将信号放大至33dBm，信号F3经耦合器，直通信号输入多工器，耦合端信号输出至温度补偿检波反馈电路；
信号F4经过第四滤波器滤波，滤掉第一数字频率合成器产生的杂散信号，经过第四放大器放大后输入第四温补衰减器，第四温补衰减器完成信号的衰减控制，经过第四驱放和第四功放将信号放大至33dBm，信号F4经耦合器，直通信号输入多工器，耦合端信号输出至温度补偿检波反馈电路；
多工器将经过功放放大后的信号F1、信号F2、信号F3和信号F4四路信号合成一路输出，并完成抑制信号F1、信号F2、信号F3、和信号F4谐波信号的功能。
6.根据权利要求5所述的幅度相位可调的高精度射频激励源，其特征在于， F1、F2、F3、F4、F5和F6六路耦合的信号输入到温度补偿检波反馈电路，通过大动态射频检波器，将F1、F2、F3、F4、F5和F6六路耦合射频信号转换为直流电压信号VRF，射频检波器同时输出随温度变化的直流电压信号VT，VRF和VT转化为数字信号，控制单元的微处理器将每一路功率0.02dB步进，把功率检波电压与温度电压的数值一一对应存储于存储器中，每次设定输出功率后，控制单元的微处理器先调用该功率值对应存储器的功率检波电压与温度电压数值，通过对温度差异计算，得到不同温度下输出功率对应的功率检波数值，控制单元微处理器通过调节第一数字频率合成器和调节第二数字频率合成器输出的幅度值，使射频检波反馈的数值与功率检波反馈的数值无限接近，保证每一路在不同环境温度下输出的功率的变化小于0.02dB。
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