CN117040530B - 一种宽带频率合成模块 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种宽带频率合成模块，属于通信技术领域，包括混频器M1、滤波器F1、混频器M2、滤波器F2、混频器M3、时钟分频器、分频器D1、锁相环PLL1、数字频率合成器DDS、锁相环PLL2、压控振荡器VCO、分频器D2、射频开关K1、射频开关K2、滤波及电平补偿电路和衰减电路，解决了通过一路中频输入信号和一路时钟信号来产生3路不同频率的射频信号的技术问题，可以产生多路信号，频率合成的精度高，可以实现多频率范围覆盖、灵活控制，使用集成VCO的锁相环，减少了外部元件的数量，简化了电路设计和调试过程，提高了系统的可靠性和性能稳定性，并其具有能够产生高稳定性的本振源的优点。
Description
技术领域
本发明属于通信技术领域，特别涉及一种宽带频率合成模块。
背景技术
宽带频率合成技术在现代电子和通信系统中扮演着重要的角色。频率合成器用于生成高稳定性的时钟信号或频率合成输出，广泛应用于无线通信、雷达系统、卫星通信、数据传输等领域。
传统的宽带频率合成技术通常使用锁相环(PLL)和压控振荡器(VCO)的组合来实现频率合成。PLL可以实现对输入参考信号进行频率合成和稳定锁定，而VCO作为核心振荡器则提供宽范围的可调频率输出。
对于多路宽带频率的合成技术，传统方案多采用多路独立的PLL和VCO来产生多路信号，这样会增加整个系统的复杂性和成本，并且需要占用更多的板卡空间。
发明内容
本发明的目的是提供一种宽带频率合成模块，解决了通过一路中频输入信号和一路时钟信号来产生3路不同频率的射频信号的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种宽带频率合成模块，包括混频器M1、滤波器F1、混频器M2、滤波器F2、混频器M3、时钟分频器、分频器D1、锁相环PLL1、数字频率合成器DDS、锁相环PLL2、压控振荡器VCO、分频器D2、射频开关K1、射频开关K2、滤波及电平补偿电路和衰减电路，混频器M1连接外部中频输入信号；
滤波及电平补偿电路用于对射频开关K1、射频开关K2和混频器M3输入的信号进行滤波和电平调整，使输出信号具有稳定的幅度；
混频器M1还连接滤波器F1，滤波器F1连接混频器M2，混频器M2连接滤波器F2，滤波器F2连接混频器M3，混频器M3连接滤波及电平补偿电路，滤波及电平补偿电路连接衰减电路，衰减电路对外输出射频信号；
时钟分频器连接外部时钟信号；
时钟分频器还连接锁相环PLL3，锁相环PLL3连接混频器M2；
时钟分频器还锁相环PLL1，锁相环PLL1连接分频器D1，分频器D1连接混频器M1；
锁相环PLL1还连接数字频率合成器DDS，数字频率合成器DDS连接射频开关K1的射频输入端口，射频开关K1的一个射频输出端口连接锁相环PLL2、另一个射频输出端口连接滤波及电平补偿电路；
锁相环PLL2连接压控振荡器VCO，压控振荡器VCO为锁相环PLL2提供控制用的反馈信号，压控振荡器VCO连接分频器D2，分频器D2连接射频开关K2的射频输入端口，射频开关K2的一个射频输出端口连接混频器M3、另一个射频输出端口连接滤波及电平补偿电路。
优选的，所述压控振荡器VCO的型号为HMC586、所述时钟分频器的型号为CDCLVC1104，所述数字频率合成器DDS的型号为AD9914。
优选的，所述所述分频器D1位4分频器，所述分频器D2为具有1分频、2分频和4分频的分频器。
优选的，所述锁相环PLL1和所述锁相环PLL3均为集成VCO的锁相环。
优选的，所述锁相环PLL1位3200M锁相环，所述锁相环PLL3为6000M锁相环。
本发明所述的一种宽带频率合成模块，解决了通过一路中频输入信号和一路时钟信号来产生3路不同频率的射频信号的技术问题，本发明可以产生多路信号，频率合成的精度高，可以实现多频率范围覆盖、灵活控制，使用集成VCO的锁相环，减少了外部元件的数量，简化了电路设计和调试过程，提高了系统的可靠性和性能稳定性，并其具有能够产生高稳定性的本振源的优点。
附图说明
图1是本发明的原理图方框图。
具体实施方式
如图1所示的一种宽带频率合成模块，包括混频器M1、滤波器F1、混频器M2、滤波器F2、混频器M3、时钟分频器、分频器D1、锁相环PLL1、数字频率合成器DDS、锁相环PLL2、压控振荡器VCO、分频器D2、射频开关K1、射频开关K2、滤波及电平补偿电路和衰减电路，混频器M1连接外部中频输入信号；
滤波及电平补偿电路用于对射频开关K1、射频开关K2和混频器M3输入的信号进行滤波和电平调整，使输出信号具有稳定的幅度；
混频器M1还连接滤波器F1，滤波器F1连接混频器M2，混频器M2连接滤波器F2，滤波器F2连接混频器M3，混频器M3连接滤波及电平补偿电路，滤波及电平补偿电路连接衰减电路，衰减电路对外输出射频信号；
时钟分频器连接外部时钟信号；
时钟分频器还连接锁相环PLL3，锁相环PLL3连接混频器M2；
时钟分频器还锁相环PLL1，锁相环PLL1连接分频器D1，分频器D1连接混频器M1；
所述所述分频器D1位4分频器，所述分频器D2为具有1分频、2分频和4分频的分频器，即1/2/3分频器。
锁相环PLL1还连接数字频率合成器DDS，数字频率合成器DDS连接射频开关K1的射频输入端口，射频开关K1的一个射频输出端口连接锁相环PLL2、另一个射频输出端口连接滤波及电平补偿电路；
锁相环PLL2连接压控振荡器VCO，压控振荡器VCO为锁相环PLL2提供控制用的反馈信号，压控振荡器VCO连接分频器D2，分频器D2连接射频开关K2的射频输入端口，射频开关K2的一个射频输出端口连接混频器M3、另一个射频输出端口连接滤波及电平补偿电路。
所述锁相环PLL1位3200M锁相环，所述锁相环PLL3为6000M锁相环，所述锁相环PLL1和所述锁相环PLL3均为集成VCO的锁相环。
所述压控振荡器VCO的型号为HMC586、所述时钟分频器的型号为CDCLVC1104，所述数字频率合成器DDS的型号为AD9914。
本发明可以产生三路信号，本实施例中这三路信号为1MHz-1GHz频点/FM/AM信号、1GHz-6GHz频点/TFM信号、30MHz-2.8HzlQ调制信号。
1MHz-1GHz频点/FM/AM信号通过数字频率合成器DDS自身产生的相关频点和调制信号产生，具体信号通道为：时钟分频器产生的信号通过锁相环PLL1(3200M锁相环)输出3.2GHz的信号，3.2GHz的信号传送给数字频率合成器DDS，数字频率合成器DDS根据自身产生的相关频点和调制信号产生1MHz-1GHz频点/FM/AM信号，并通过射频开关K1进行控制输出，1MHz-1GHz频点/FM/AM信号最终经过滤波及电平补偿电路和衰减电路的调理后对外输出。
本实施例中，1MHz-1GHz频点/FM/AM信号使用数字频率合成器DDS产生频率可调的信号，可以实现高精度和稳定性的频率合成，锁相环PLL1输出的3.2GHz时钟信号，能够提供稳定的基准频率，保证数字频率合成器DDS的输出稳定性，射频开关K1可以对信号进行控制输出，实现对输出信号的灵活调节和控制。
1GHz-6GHz频点/TFM信号通过数字频率合成器DDS+锁相环PLL2的方式产生，具体信号通道为：时钟分频器产生的信号通过锁相环PLL1(3200M锁相环)输出3.2GHz的信号，3.2GHz的信号传送给数字频率合成器DDS，数字频率合成器DDS产生的信号经过锁相环PLL2和压控振荡器VCO传送给分频器D2进行分频，分频器D2(1/2/3分频器)产生1GHz-6GHz频点/TFM信号，并通过射频开关K2进行控制输出给滤波及电平补偿电路，1GHz-6GHz频点/TFM信号最终经过滤波及电平补偿电路和衰减电路的调理后对外输出。
TFM信号为可调频率调制信号。
本实施例中，1GHz-6GHz频点/TFM信号使用数字频率合成器DDS和锁相环PLL2结合的方式，实现了1GHz-6GHz范围内的频率合成，锁相环PLL2和压控振荡器VCO提供了高精度的频率调节和锁定功能，使得信号合成的频率准确性和稳定性得到保证，分频器D2的存在，使得1/2/3分频的选择可以实现对不同频率范围的信号输出，增加了系统的灵活性。
30MHz-2.8HzlQ调制信号产生的具体信号通道为：中频输入信号为接力基带信号和电台基带信号统一变换成的21.4MHz信号，混频器M1接收21.4MHz信号后，分别经过混频器M1、滤波器F1、混频器M2、滤波器F2和混频器M3对信号进行混频滤波处理后，最终经过滤波及电平补偿电路和衰减电路的调理后对外输出，其中，混频器M1负责将21.4MHz信号与800MHz的本振进行变频，混频器M2负责将混频器M1混频后的信号再与6GHz的本振进行变频，经过混频器M2后可以产生6.8214GHz电频的固定调制信号，混频器M3负责将6.8214GHz电频的固定调制信号再与4.0214GHz-6.7914GHz的本振变频，产生30MHz-2.8GHz的信号并传送给滤波及电平补偿电路，最终通过衰减电路后输出。
本实施例中，30MHz-2.8HzlQ调制信号使用混频器M1、M2和M3实现了多级混频和变频，使得能够产生30MHz-2.8GHz的信号，信号稳定，30MHz-2.8HzlQ调制信号是通过中频输入信号为21.4MHz进行混频，可以满足不同频率范围的调制需求，增加了灵活性，射频开关K2对信号进行控制输出，使得调制信号可以方便地切换和调节。
800MHz的本振通过4分频器D1对锁相环PLL1(3200M锁相环)的信号进行分频后得到，6GHz的本振通过锁相环PLL3(6000M锁相环)产生，4.0214GHz-6.7914GHz的本振通过1/2/3分频器对通过锁相环PLL2和控振荡器VCO配合输出的信号进行分频得到，该信号通过射频开孔K2进行控制。
集成VCO的锁相环能够提供高度稳定的本振信号。
本实施例中，锁相环PLL2可采用ADF4371宽频锁相环，滤波及电平补偿电路可采用带有AGC(自动增益控制)功能的SMA(表面声波)滤波器，衰减电路可以采用可变衰减器，所述可变衰减器和带有AGC(自动增益控制)功能的SMA(表面声波)滤波器均为现有技术，故不详细叙述。
本发明可以产生三路信号，包括1MHz-1GHz频点/FM/AM信号、1GHz-6GHz频点/TFM信号和30MHz-2.8GHz IQ调制信号，涵盖了广泛的频率范围，包括了射频和高频信号的应用,使得频率合成模块在不同应用场景下具备更广泛的适用性，采用集成VCO的锁相环和数字频率合成器DDS，使整个频率合成模块的设计更加紧凑和高效。
本发明所述的一种宽带频率合成模块，解决了通过一路中频输入信号和一路时钟信号来产生3路不同频率的射频信号的技术问题，本发明可以产生多路信号，频率合成的精度高，可以实现多频率范围覆盖、灵活控制，使用集成VCO的锁相环，减少了外部元件的数量，简化了电路设计和调试过程，提高了系统的可靠性和性能稳定性，并其具有能够产生高稳定性的本振源的优点。
Claims (5)
1.一种宽带频率合成模块，其特征在于：包括混频器M1、滤波器F1、混频器M2、滤波器F2、混频器M3、时钟分频器、分频器D1、锁相环PLL1、数字频率合成器DDS、锁相环PLL2、压控振荡器VCO、分频器D2、射频开关K1、射频开关K2、滤波及电平补偿电路和衰减电路，混频器M1连接外部中频输入信号；
滤波及电平补偿电路用于对射频开关K1、射频开关K2和混频器M3输入的信号进行滤波和电平调整，使输出信号具有稳定的幅度；
混频器M1还连接滤波器F1，滤波器F1连接混频器M2，混频器M2连接滤波器F2，滤波器F2连接混频器M3，混频器M3连接滤波及电平补偿电路，滤波及电平补偿电路连接衰减电路，衰减电路对外输出射频信号；
时钟分频器连接外部时钟信号；
时钟分频器还连接锁相环PLL3，锁相环PLL3连接混频器M2；
时钟分频器还锁相环PLL1，锁相环PLL1连接分频器D1，分频器D1连接混频器M1；
锁相环PLL1还连接数字频率合成器DDS，数字频率合成器DDS连接射频开关K1的射频输入端口，射频开关K1的一个射频输出端口连接锁相环PLL2、另一个射频输出端口连接滤波及电平补偿电路；
锁相环PLL2连接压控振荡器VCO，压控振荡器VCO为锁相环PLL2提供控制用的反馈信号，压控振荡器VCO连接分频器D2，分频器D2连接射频开关K2的射频输入端口，射频开关K2的一个射频输出端口连接混频器M3、另一个射频输出端口连接滤波及电平补偿电路。
2.如权利要求1所述的一种宽带频率合成模块，其特征在于：所述压控振荡器VCO的型号为HMC586、所述时钟分频器的型号为CDCLVC1104，所述数字频率合成器DDS的型号为AD9914。
3.如权利要求1所述的一种宽带频率合成模块，其特征在于：所述分频器D1位4分频器，所述分频器D2为具有1分频、2分频和4分频的分频器。
4.如权利要求1所述的一种宽带频率合成模块，其特征在于：所述锁相环PLL1和所述锁相环PLL3均为集成VCO的锁相环。
5.如权利要求4所述的一种宽带频率合成模块，其特征在于：所述锁相环PLL1位3200M锁相环，所述锁相环PLL3为6000M锁相环。
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