CN201286091Y - 跳频小步进频率合成器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种跳频小步进频率合成器，它涉及跳频通信领域中本振源的频率合成器。它由锁相环、环路滤波器、压控振荡器、分频器、DDS电路、杂散抑制电路、快速切换电路等部件组成。它通过串行接口进行频率控制，失锁告警指示采用TTL高电平；内部实现由小步进DDS、大步进锁相环及快速切换电路实现频率合成目的。本实用新型具有输出步进小、快速跳频、相位噪声低、杂散低、谐波低、频率范围宽、集成化程度高、功耗低、结构简单、性能稳定可靠等优点，能够在较恶劣环境下正常工作，特别适用于作为跳频卫星通信设备的本振源。

Description

跳频小步进频率合成器

技术领域

本实用新型涉及无线通信领域中的一种跳频小步进频率合成器，特别适用于作为跳频MF-TDMA卫星通信设备的本振源。

背景技术

为了增加通信系统抗干扰和抗截获能力，通常采用跳频通信方式，尤其是MF-TDMA卫星通信系统，要求本振源具备快速跳频、小步进以及小型化、低功耗的特点；同时随着卫星通信频段的提高，可用带宽也在增加(通信带宽由Ku频段的500MHz增加到Ka频段的1600MHz)，要求本振源还应具备宽带输出的特点。目前卫星通信设备的本振源均不能满足快速跳频、小步进以及宽带的信道要求。

发明内容

本实用新型的目的在于避免上述背景技术中的不足之处而提供一种能作为跳频MF-TDMA卫星通信设备本振源的跳频小步进频率合成器，本实用新型能够在较恶劣的环境(-25℃～+55℃)下正常工作，还具有输出步进小、快速跳频、相位噪声低、杂散低、谐波低、频率范围宽、集成化程度高、功耗低、结构简单、性能稳定可靠等特点。

本实用新型的目的是这样实现的：它由锁相环1、7、12、环路滤波器2、8、13、压控振荡器3、9、14、分频器4、DDS电路5、10、杂散抑制电路6、11、快速切换电路15组成，其中锁相环1入端1脚与外部参考基准源入端口A连接，锁相环1入端2脚、分频器4入端1脚、杂散抑制电路6入端2脚、杂散抑制电路11入端1脚与压控振荡器3出端2脚连接，锁相环1出端3脚与环路滤波器2入端1脚连接，锁相环1入端4脚、锁相环7入端4脚、锁相环12入端4脚、DDS电路5入端3脚、DDS电路10入端3脚、快速切换电路15入端1脚通过输入输出总线与外部监控电路出入端口B并接，环路滤波器2出端2脚与压控振荡器3入端1脚连接，分频器4出端2脚、DDS电路5入端2脚与DDS电路10入端1脚连接，DDS电路5出端1脚与杂散抑制电路6入端3脚连接，杂散抑制电路6出端1脚与锁相环7入端1脚连接，锁相环7入端2脚、压控振荡器9出端2脚与快速切换电路15入端4脚连接，锁相环7出端3脚与环路滤波器8入端1脚连接，环路滤波器8出端2脚与压控振荡器9入端1脚连接，DDS电路10出端2脚与杂散抑制电路11入端3脚连接，杂散抑制电路11出端2脚与锁相环12入端1脚连接，锁相环12入端2脚、压控振荡器14出端2脚与快速切换电路15入端2脚连接，锁相环12出端3脚与环路滤波器13入端1脚连接，环路滤波器13出端2脚与压控振荡器14入端1脚连接，快速切换电路15出端3脚与输出端口C连接。

本实用新型的目的还可以通过以下措施达到：

本实用新型杂散抑制电路6由混频器16、带通滤波器17、19、分频器18组成，其中DDS电路5出端1脚与混频器16入端1脚连接，压控振荡器3出端2脚与混频器16入端2脚连接，混频器16出端3脚与带通滤波器17入端1脚连接，带通滤波器17出端2脚与分频器18入端1脚连接，分频器18出端2脚与带通滤波器19入端1脚连接，带通滤波器19出端2脚与锁相环7入端1脚连接，分频器18入端6脚与电源+V电压端连接，混频器16、带通滤波器17、分频器18、带通滤波器19各7脚接地端。

本实用新型杂散抑制电路11由混频器20、带通滤波器21、23、分频器22组成，其中DDS电路10出端2脚与混频器20入端1脚连接，压控振荡器3出端2脚与混频器20入端2脚连接，混频器20出端3脚与带通滤波器21入端1脚连接，带通滤波器21出端2脚与分频器22入端1脚连接，分频器22出端2脚与带通滤波器23入端1脚连接，带通滤波器23出端2脚与锁相环12入端1脚连接，分频器22入端6脚与电源+V电压端连接，混频器20、带通滤波器21、分频器22、带通滤波器23各7脚接地端。

本实用新型快速切换电路15由开关电路24、25、26、27、30、低通滤波器28、29组成，其中压控振荡器9出端2脚与开关电路24入端1脚连接，开关电路24入端2脚、开关电路25入端2脚、开关电路26入端3脚、开关电路27入端2脚、开关电路30入端3脚通过输入输出总线与外部监控电路出入端口B并接，开关电路24出端3脚与开关电路26入端1脚连接，压控振荡器14出端2脚与开关电路25入端1脚连接，开关电路25出端3脚与开关电路26入端2脚连接，开关电路26出端4脚与与开关电路27入端1脚连接，开关电路27出端3脚与低通滤波器29的入端1脚连接，开关电路27出端4脚与低通滤波器28的入端1脚连接，低通滤波器28出端2脚与开关电路30入端1脚连接，低通滤波器29出端2脚与开关电路30入端2脚连接，开关电路30出端4脚与输出端口C连接，开关电路24、开关电路25、开关电路26、开关电路27、开关电路30各6脚与电源+V电压端连接，开关电路24、开关电路25、开关电路26、开关电路27、低通滤波器28、低通滤波器29、开关电路30各7脚接地端。

本实用新型与背景技术相比有如下优点：

1.本实用新型采用杂散抑制电路6、11减小了由小步进DDS电路5、10引起的杂散，使频率合成器同时具备小步进输出特性和低杂散特性；采用快速切换电路15，通过开关快速切换实现频率合成器快速跳频；采用宽带压控振荡器9、14，通过超宽压控电压控制，实现频率合成器宽带输出。

2.本实用新型集成化程度高，功耗低，调试工作量小，能够在较恶劣的环境温度(-25℃～+55℃)下正常工作。

3.本实用新型结构紧凑，体积小，成本低，具有推广应用价值。

附图说明

图1是本实用新型的原理方框图。

图2是本实用新型杂散抑制电路6的电原理图。

图3是本实用新型杂散抑制电路11的电原理图。

图4是本实用新型快速切换电路15的电原理图。

具体实施方式

参照图1至图4，本实用新型由锁相环1、7、12、环路滤波器2、8、13、压控振荡器3、9、14、分频器4、DDS电路5、10、杂散抑制电路6、11、快速切换电路15组成，图1是本实用新型实施例的电原理方框图，实施例按图1连接线路。其中锁相环1、环路滤波器2、压控振荡器3构成点频输出的频率合成器，实施例锁相环1采用市售专用的锁相环集成电路ADF4113、环路滤波器2采用市售通用电阻器、电容器制作，压控振荡器3采用专用压控振荡器MVCO900-3制作；锁相环7、环路滤波器8、压控振荡器9构成大步进和宽带输出的频率合成器，通过采用相对大的鉴相频率，降低了锁相环的锁定时间，提高了跳频速度，同时也降低了频率合成器输出的相位噪声，实施例锁相环7采用市售专用的锁相环集成电路ADF4106、环路滤波器8采用市售专用的低噪声运算放大器OP-27G、压控振荡器9采用专用宽带压控振荡器2.4-4GHz制作；锁相环12、环路滤波器13、压控振荡器14构成大步进和宽带输出的频率合成器，通过采用相对大的鉴相频率，降低了锁相环的锁定时间，提高了跳频速度，同时也降低了频率合成器输出的相位噪声，实施例锁相环12采用市售专用的锁相环集成电路ADF4106、环路滤波器13采用市售专用的低噪声运算放大器OP-27G、压控振荡器14采用专用宽带压控振荡器2.4-4GHz制作。

本实用新型分频器4其作用是完成相应输入频率的1/4分频，实施例采用市售PE3512集成器件制作；DDS电路5其作用是实现小步进输出，实施例采用市售专用集成电路AD9913制作；DDS电路10其作用是实现小步进输出，实施例采用市售专用集成电路AD9913制作。

本实用新型杂散抑制电路6由混频器16、带通滤波器17、19、分频器18组成。图2是本实用新型杂散抑制电路6的电原理图，实施例按图2连接线路。混频器16其作用是将DDS电路5输出的频率混频到较高频率，以改善频率合成器的杂散特性，实施例采用市售专用混频器ADEX-10L制作；带通滤波器17其作用是滤除由混频器产生的带外杂散，以改善频率合成器的杂散特性，实施例采用市售通用带通滤波器LJ3R638S25A制作；分频器18其作用是完成相应输入频率的1/4分频，实施例采用市售PE3512集成器件制作；带通滤波器19其作用是滤除由分频器产生的带外杂散，以改善频率合成器的杂散特性，实施例采用专用带通滤波器CF208.75制作。

本实用新型杂散抑制电路11由混频器20、带通滤波器21、23、分频器22组成。图3是本实用新型杂散抑制电路11的电原理图，实施例按图3连接线路。混频器20其作用是将DDS电路10输出的频率混频到较高频率，以改善频率合成器的杂散特性，实施例采用市售专用混频器ADEX-10L制作；带通滤波器21其作用是滤除由混频器产生的带外杂散，以改善频率合成器的杂散特性，实施例采用市售通用带通滤波器LJ3R638S25A制作；分频器22其作用是完成相应输入频率的1/4分频，实施例采用市售PE3512集成器件制作；带通滤波器23其作用是滤除由分频器产生的带外杂散，以改善频率合成器的杂散特性，实施例采用专用带通滤波器CF208.75制作。

本实用新型快速切换电路15其作用实现两路信号的快速切换，它由开关电路24、25、26、27、30、低通滤波器28、29组成。图4是本实用新型快速切换电路15的电原理图，实施例按图4连接线路。开关电路24、25其作用分别实现两路信号的通或断，减小两路信号之间互相干扰，实施例均采用市售通用射频开关HMC349MS8制作；开关电路26其作用实现两路信号的隔离和快速切换，以实现快速跳频，实施例采用市售通用射频开关HMC349MS8制作；开关电路27其作用实现信号到两个滤波器的切换，以实现低谐波输出，实施例采用市售通用射频开关HMC349MS8制作；低通滤波器28其作用滤除频率合成器输出低频率段的谐波，以改善频率合成器的谐波特性，实施例采用市售通用低通滤波器LFCN-3000制作；低通滤波器29其作用滤除频率合成器输出高频率段的谐波，以改善频率合成器的谐波特性，实施例采用市售通用低通滤波器LFCN-4400制作；开关电路30其作用实现两路信号的切换，实施例采用市售通用射频开关HMC349MS8制作。本实用新型实施例各部件工作电压+V采用外接电源供电。

本实用新型简要工作原理如下：采用串行接口控制，锁相环1入端1脚外接入端口A输入参考基准源，通过锁相环1的作用，使输出射频信号获得与参考基准源相同的频率稳定度。首先接通电源，入端口B通过监控电路设置输出频率，锁相环1锁定，压控振荡器3输出的固定频率信号经分频器4分频后分别送入DDS电路5和DDS电路10，通过监控电路设置DDS电路5和DDS电路10输出频率。DDS电路5的输出信号经杂散抑制电路6后作为锁相环7的输入参考信号，通过监控电路设置，锁相环7锁定，压控振荡器9输出所需的频率信号。DDS电路10的输出信号经杂散抑制电路11后作为锁相环12的输入参考信号，通过监控电路设置，锁相环12锁定，压控振荡器14输出所需的频率信号。压控振荡器9输出的频率信号与压控振荡器14输出的频率信号通过快速切换电路实现快速跳频。

本实用新型的安装结构如下：把图1至图4中全部电路元器件双面贴装在一块长×宽为105.5毫米×109毫米的双面印制板上，将双面印制板安装在屏蔽盒体内，屏蔽盒体采用上、下双层、多槽区结构，通过电路板上的通孔将其夹在中间，既实现电磁信号的空间隔离，又方便于射频信号的就近接地，再通过上盖板实现结构的密封。输入参考基准源端口A及输出射频信号端口C采用两个SMA—F电缆头连接，监控电路出入端口B、电源线、告警线通过一个26芯的双排插座连接，组装成本实用新型。

Claims (4)

1.一种由锁相环(1)、(7)、(12)、环路滤波器(2)、(8)、(13)、压控振荡器(3)、(9)、(14)、分频器(4)、DDS电路(5)、(10)、组成的跳频小步进频率合成器，其特征在于：还有杂散抑制电路(6)、(11)、快速切换电路(15)组成，其中锁相环(1)入端1脚与外部参考基准源入端口A连接，锁相环(1)入端2脚、分频器(4)入端1脚、杂散抑制电路(6)入端2脚、杂散抑制电路(11)入端1脚与压控振荡器(3)出端2脚连接，锁相环(1)出端3脚与环路滤波器(2)入端1脚连接，锁相环(1)入端4脚、锁相环(7)入端4脚、锁相环(12)入端4脚、DDS电路(5)入端3脚、DDS电路(10)入端3脚、快速切换电路(15)入端1脚通过输入输出总线与外部监控电路出入端口B并接，环路滤波器(2)出端2脚与压控振荡器(3)入端1脚连接，分频器(4)出端2脚、DDS电路(5)入端2脚与DDS电路(10)入端1脚连接，DDS电路(5)出端1脚与杂散抑制电路(6)入端3脚连接，杂散抑制电路(6)出端1脚与锁相环(7)入端1脚连接，锁相环(7)入端2脚、压控振荡器(9)出端2脚与快速切换电路(15)入端4脚连接，锁相环(7)出端3脚与环路滤波器(8)入端1脚连接，环路滤波器(8)出端2脚与压控振荡器(9)入端1脚连接，DDS电路(10)出端2脚与杂散抑制电路(11)入端3脚连接，杂散抑制电路(11)出端2脚与锁相环(12)入端1脚连接，锁相环(12)入端2脚、压控振荡器(14)出端2脚与快速切换电路(15)入端2脚连接，锁相环(12)出端3脚与环路滤波器(13)入端1脚连接，环路滤波器(13)出端2脚与压控振荡器(14)入端1脚连接，快速切换电路(15)出端3脚与输出端口C连接。

2.根据权利要求1所述的跳频小步进频率合成器，其特征在于：杂散抑制电路(6)由混频器(16)、带通滤波器(17)、(19)、分频器(18)组成，其中DDS电路(5)出端1脚与混频器(16)入端1脚连接，压控振荡器(3)出端2脚与混频器(16)入端2脚连接，混频器(16)出端3脚与带通滤波器(17)入端1脚连接，带通滤波器(17)出端2脚与分频器(18)入端1脚连接，分频器(18)出端2脚与带通滤波器(19)入端1脚连接，带通滤波器(19)出端2脚与锁相环(7)入端1脚连接，分频器(18)入端6脚与电源+V电压端连接，混频器(16)、带通滤波器(17)、分频器(18)、带通滤波器(19)各7脚接地端。

3.根据权利要求1或2所述的跳频小步进频率合成器，其特征在于：杂散抑制电路(11)由混频器(20)、带通滤波器(21)、(23)、分频器(22)组成，其中DDS电路(10)出端2脚与混频器(20)入端1脚连接，压控振荡器(3)出端2脚与混频器(20)入端2脚连接，混频器(20)出端3脚与带通滤波器(21)入端1脚连接，带通滤波器(21)出端2脚与分频器(22)入端1脚连接，分频器(22)出端2脚与带通滤波器(23)入端1脚连接，带通滤波器(23)出端2脚与锁相环(12)入端1脚连接，分频器(22)入端6脚与电源+V电压端连接，混频器(20)、带通滤波器(21)、分频器(22)、带通滤波器(23)各7脚接地端。

4.根据权利要求3所述的跳频小步进频率合成器，其特征在于：快速切换电路(15)由开关电路(24)、(25)、(26)、(27)、(30)、低通滤波器(28)、(29)组成，其中压控振荡器(9)出端2脚与开关电路(24)入端1脚连接，开关电路(24)入端2脚、开关电路(25)入端2脚、开关电路(26)入端3脚、开关电路(27)入端2脚、开关电路(30)入端3脚通过输入输出总线与外部监控电路出入端口B并接，开关电路(24)出端3脚与开关电路(26)入端1脚连接，压控振荡器(14)出端2脚与开关电路(25)入端1脚连接，开关电路(25)出端3脚与开关电路(26)入端2脚连接，开关电路(26)出端4脚与与开关电路(27)入端1脚连接，开关电路(27)出端3脚与低通滤波器(29)的入端1脚连接，开关电路(27)出端4脚与低通滤波器(28)的入端1脚连接，低通滤波器(28)出端2脚与开关电路(30)入端1脚连接，低通滤波器(29)出端2脚与开关电路(30)入端2脚连接，开关电路(30)出端4脚与输出端口C连接，开关电路(24)、开关电路(25)、开关电路(26)、开关电路(27)、开关电路(30)各6脚与电源+V电压端连接，开关电路(24)、开关电路(25)、开关电路(26)、开关电路(27)、低通滤波器(28)、低通滤波器(29)、开关电路(30)各7脚接地端。

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