CN117420351B - 一种瞬时测频电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种瞬时测频电路，主要解决现有测频频率带宽小、频率低且测频灵敏度差。该电路包括参考时钟，与参考时钟相连的功分器，均与功分器相连的测频芯片参考时钟电路和本振信号电路，与本振信号电路相连的混频器，与混频器相连的射频信号输入电路，与混频器的输出端相连的杂散滤除电路，与杂散滤除电路和测频芯片参考时钟电路相连的测频工作电路，以及与测频工作电路的输出端相连的电平转换电路。本发明中的瞬时测频通过多级限幅放大器放大，提高了瞬时测频的灵敏度；通过÷N分频器扩宽了瞬时测频的频率带宽；通过锁相环产生固定频率与接收频率混频降频，提高了瞬时测频频率，并且不会影响瞬时测频时间。
Description
技术领域
本发明属于频率测量技术领域，具体地说，是涉及一种瞬时测频电路。
背景技术
传统的频率测量技术有基于搜索式超外差接收机的方案、基于信道化的测频方案和基于鉴相技术的瞬时测频接收机方案等。但是这些方案在测量时间这一方面还有这较大的提升空间。并且，如果要在较短的测量时间内获得大范围的工作带宽，就意味着信道数目的增加，系统复杂度、体积、成本均会加大。这与现在设备的小型化、轻量化和高可靠性的发展方向相违背。
随着电子技术的发展以及未来战争的升级，在电子战中占据主导地位的一方便能把握战争的走向。未来电子战环境里充斥着各种微波信号，这些信号在很宽的频谱范围内变化，并且持续时间越来越短。一般来说，对于各种微波信号，载频具有相对的稳定性，是信号的分选、识别和干扰的基本依据。因此，对微波信号的频率的快速识别在未来电子战中有着极为重要的地位，是未来电子战中能否获得胜利的关键所在。
现代电子战中，在复杂的电磁环境条件下，对敌方的雷达信号进行侦察和解析，提取载频、幅度、脉宽、重频等信号特征。在这些信号特征中，载频无疑是最重要的参数。普通测频频率带宽小、频率低且测频灵敏度差，无法满足现代电子战的需求。
因此，目前急需一种测频灵敏度高、测频频率高、测频频率带宽宽的瞬时测频技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种瞬时测频电路，主要解决现有测频频率带宽小、频率低且测频灵敏度差。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种瞬时测频电路，包括参考时钟，与参考时钟相连的功分器，均与功分器相连的测频芯片参考时钟电路和本振信号电路，与本振信号电路相连的混频器，与混频器相连的射频信号输入电路，与混频器的输出端相连的杂散滤除电路，与杂散滤除电路和测频芯片参考时钟电路相连的测频工作电路，以及与测频工作电路的输出端相连的电平转换电路。
进一步地，在本发明中，所述测频芯片参考时钟电路由第一锁相环、第一放大器、第一低通滤波器顺次连接构成；所述第一锁相环的输入端连接至功分器的一个输出端，所述第一低通滤波器的输出端连接至测频工作电路。
进一步地，在本发明中，所述本振信号电路由第二锁相环、第二放大器、第二低通滤波器顺次连接构成；所述第二锁相环的输入端连接至功分器的另一个输出端，所述第二低通滤波器的输出端连接至混频器的本振信号输入端。
进一步地，在本发明中，所述射频信号输入电路由第一限幅放大器、衰减器、第二限幅放大器、第三低通滤波器，÷N分频器和第四低通滤波器顺次连接构成；所述第一限幅放大器输入端接入射频信号；所述第四低通滤波器的输出端连接至混频器的射频信号输入端。
进一步地，在本发明中，所述杂散滤除电路由第五低通滤波器、第三放大器和高通滤波器顺次连接构成；其中，所述第五低通滤波器的输入端与混频器的中频信号输出端相连，所述高通滤波器的输出端与测频工作电路相连。
进一步地，在本发明中，所述测频工作电路包括一个输入端接入第一低通滤波器的输出端的测频芯片，输入端与高通滤波器的输出端相连且输出端连接至测频芯片的另一输入端的耦合器，输入端与耦合器的耦合输出端相连的检波器，输入端与检波器的输出端相连的比较器，以及与比较器和测频芯片均相连的FPGA模块；其中，比较器还与测频芯片相连；FPGA模块与电平转换电路相连。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明中的瞬时测频通过多级限幅放大器放大，提高了瞬时测频的灵敏度；通过÷N分频器扩宽了瞬时测频的频率带宽；通过锁相环产生固定频率与接收频率混频降频，提高了瞬时测频频率，并且不会影响瞬时测频时间。
（2）本发明中的瞬时测频的测频灵敏度高、测频频率高、测频频率带宽宽。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2 为本发明中测频芯片参考时钟电路的结构图。
图3为本发明中本振信号电路的结构图。
图4为本发明中射频信号输入电路的结构图。
图5为本发明中杂散滤除电路的结构图。
图6为本发明中测频工作电路的结构图。
具体实施方式
下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。
如图1所示，本发明公开的一种瞬时测频电路，包括参考时钟，与参考时钟相连的功分器，均与功分器相连的测频芯片参考时钟电路和本振信号电路，与本振信号电路相连的混频器，与混频器相连的射频信号输入电路，与混频器的输出端相连的杂散滤除电路，与杂散滤除电路和测频芯片参考时钟电路相连的测频工作电路，以及与测频工作电路的输出端相连的电平转换电路。
如图2、图3所示，在本实施例中，所述测频芯片参考时钟电路由第一锁相环、第一放大器、第一低通滤波器顺次连接构成；所述第一锁相环的输入端连接至功分器的一个输出端，所述第一低通滤波器的输出端连接至测频工作电路。所述本振信号电路由第二锁相环、第二放大器、第二低通滤波器顺次连接构成；所述第二锁相环的输入端连接至功分器的另一个输出端，所述第二低通滤波器的输出端连接至混频器的本振信号输入端。其中，第一放大器将f1信号的功率放大至测频芯片需要的参考时钟输入功率范围。第一低通滤波器用于滤f1信号的谐波。第二放大器用于将f2信号的功率放大至混频器需要的本振输入功率范围。第二低通滤波器2用于滤f2信号的谐波。
如图4所示，在本实施例中，所述射频信号输入电路由第一限幅放大器、衰减器、第二限幅放大器、第三低通滤波器，÷N分频器和第四低通滤波器顺次连接构成；所述第一限幅放大器输入端接入射频信号；所述第四低通滤波器的输出端连接至混频器的射频信号输入端。其中，第一限幅放大器用于将外部输入的f3-f4信号限幅放大，提高接收灵敏度。衰减器用于匹配级联限幅放大器。第二限幅放大器用于将外部输入的f3-f4信号多级限幅放大，提高接收灵敏度。第三低通滤波器用于滤f3-f4信号经多级限幅放大后的谐波。÷N分频器用于根据测频芯片的测频带宽，选择对应的÷N分频器，将f3-f4信号的带宽分频至测频芯片的测频带宽。第四低通滤波器4用于将滤÷N分频器产生的f5-f6信号的谐波。
混频器利用固定本振f2信号与f5-f6信号混频，将f5-f6信号下变至测频芯片能测频的频率范围f7-f8。
如图5所示，在本实施例中，所述杂散滤除电路由第五低通滤波器、第三放大器和高通滤波器顺次连接构成；其中，所述第五低通滤波器的输入端与混频器的中频信号输出端相连，所述高通滤波器的输出端与测频工作电路相连。第五低通滤波器用于滤混频产生的交调杂散。第三放大器用于将f7-f8信号功率放大至测频芯片的测频输入功率范围。高通滤波器用于滤混频产生的交调杂散。
如图6所示，在本实施例中，所述测频工作电路包括一个输入端接入第一低通滤波器的输出端的测频芯片，输入端与高通滤波器的输出端相连且输出端连接至测频芯片的另一输入端的耦合器，输入端与耦合器的耦合输出端相连的检波器，输入端与检波器的输出端相连的比较器，以及与比较器和测频芯片均相连的FPGA模块；其中，比较器还与测频芯片相连；FPGA模块与电平转换电路相连。耦合器用于将f7-f8信号经耦合器的直通输出端进入测频芯片测频，耦合输出端进入检波器检波。检波器用于监测f7-f8信号的输出功率。比较器用于检波输出的电压经比较器输出LVTTL电平，LVTTL信号反馈给测频芯片和FPGA，当有输入功率时，说明有外来信号，FPGA控制测频芯片测频，当无输入功率时，说明无外来信号，测频芯片不工作。电平转换电路用于将FPGA接收到的测频信息，将外部输入的频率转换成频率码输出。
参考时钟经功分器功分2路，分别为第一锁相环、第二锁相环提供参考时钟信号。第一锁相环产生f1点频信号，经第一放大器放大、第一低通滤波器滤波后为测频芯片提供参考时钟信号。第二锁相环产生f2点频信号，经第二放大器放大、第二低通滤波器滤波后为混频器提供本振信号。接收到的f3-f4宽带高频率信号经第一限幅放大器放大后，衰减器匹配，第二限幅放大器放大，再经第三低通滤波器滤波，然后经÷N分频器产生f5-f6窄带高频率信号，f5-f6信号经第四低通滤波器滤波后再与f2点频信号产生窄带的f7-f8低频率信号。f7-f8信号经第五低通滤波器滤波后，再经第三放大器放大，高通滤波器滤波，然后再经耦合器，耦合器直通端输入到测频芯片测频，耦合器的耦合端信号经检波器检波输出检波电压，检波电压经比较器输出LVTTL电平控制测频芯片并反馈给FPGA模块。FPGA模块通过控制测频芯片的计数组合，测频芯片编码输出反馈给FPGA模块，FPGA模块经过点频转换电路输出频率码。通过上述设计，本发明中的瞬时测频的测频灵敏度高、测频频率高、测频频率带宽宽。
上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种瞬时测频电路，其特征在于，包括参考时钟，与参考时钟相连的功分器，均与功分器相连的测频芯片参考时钟电路和本振信号电路，与本振信号电路相连的混频器，与混频器相连的射频信号输入电路，与混频器的输出端相连的杂散滤除电路，与杂散滤除电路和测频芯片参考时钟电路相连的测频工作电路，以及与测频工作电路的输出端相连的电平转换电路；
所述测频芯片参考时钟电路由第一锁相环、第一放大器、第一低通滤波器顺次连接构成；所述第一锁相环的输入端连接至功分器的一个输出端，所述第一低通滤波器的输出端连接至测频工作电路；
所述本振信号电路由第二锁相环、第二放大器、第二低通滤波器顺次连接构成；所述第二锁相环的输入端连接至功分器的另一个输出端，所述第二低通滤波器的输出端连接至混频器的本振信号输入端；
所述射频信号输入电路由第一限幅放大器、衰减器、第二限幅放大器、第三低通滤波器，÷N分频器和第四低通滤波器顺次连接构成；所述第一限幅放大器输入端接入射频信号；所述第四低通滤波器的输出端连接至混频器的射频信号输入端。
2.根据权利要求1所述的一种瞬时测频电路，其特征在于，所述杂散滤除电路由第五低通滤波器、第三放大器和高通滤波器顺次连接构成；其中，所述第五低通滤波器的输入端与混频器的中频信号输出端相连，所述高通滤波器的输出端与测频工作电路相连。
3.根据权利要求2所述的一种瞬时测频电路，其特征在于，所述测频工作电路包括一个输入端接入第一低通滤波器的输出端的测频芯片，输入端与高通滤波器的输出端相连且输出端连接至测频芯片的另一输入端的耦合器，输入端与耦合器的耦合输出端相连的检波器，输入端与检波器的输出端相连的比较器，以及与比较器和测频芯片均相连的FPGA模块；其中，比较器还与测频芯片相连；FPGA模块与电平转换电路相连。
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