CN201286092Y - L频段小步进频率综合器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种L频段小步进频率综合器，它涉及航天测控领域中的遥测上行信道的频率综合器装置。它由DDS单元模块、DDS变频单元模块、锁相环模块、混频单元模块、参考源分路器、监控电路、液晶显示屏、按键盘和电源模块等部分组成。通过监控电路分别设置DDS单元模块和锁相环模块的频率值，再经过内部DDS变频单元模块和混频单元模块的两次变频，实现了在L频段上宽带和高频率分辨率兼顾的频率合成。本实用新型具有高频率分辨率、低相位噪声、高频谱纯度等特点，同时还具有操作灵活、可靠性高、结构简单等特点，特别适用于在对频谱特性和利用率有特殊要求的航天测控、卫星通信等技术的通信系统中作频率综合器装置。
Description
技术领域
本实用新型涉及航天测控领域中的一种L频段小步进频率综合器，特别适用于在对频谱特性和利用率有特殊要求的航天测控、卫星通信等技术的通信系统中作频率综合器装置。
背景技术
目前，由于航天测控、卫星通信等领域的在L频段频谱资源十分有限，并且对信号频谱特性有较高要求，采用频率分辨率较低的频率综合器装置为射频链路提供本振信号，势必造成频谱资源的严重浪费，同时不能满足航天测控、卫星通信等技术的使用及性能要求。
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具有高频率分辨率、低相位噪声、高频谱纯度的L频段小步进频率综合器，本实用新型还具有操作灵活、可靠性高、结构简单等特点。
本实用新型是这样实现的：它包括DDS单元模块101、DDS变频单元模块102、锁相环模块103、混频单元模块104、参考源分路器105、监控电路106、按键盘107、液晶显示屏108和电源模块109，其中参考源分路器105入端口4与参考信号输入端口A连接，出端口1与锁相环模块103的入端口1连接，出端口2与DDS单元模块101的入端口2连接，出端口3与DDS变频单元模块102的入端口3连接；DDS单元模块101入端口1通过数据线与监控电路106出端口1连接，出端口3与DDS变频模块102入端口1连接；DDS变频模块102出端口2与混频单元模块104入端口1连接；锁相环模块103入端口2通过数据线与监控电路106出端口2连接，出端口3与混频单元模块104入端口2连接；混频单元模块104出端口3与合成频率输出端口B连接；监控电路106出入端口5与外部远程监控接口C连接；按键盘107出端口1通过数据线与监控电路106入端口3连接；液晶显示屏108入端口1通过数据线与监控电路106出端口4连接；电源模块109出端口V1、V2、V3、V4各电压端分别与各部件相应电源端连接。
本实用新型的目的还可以通过以下措施达到：
本实用新型DDS单元模块101包括第一锁相环210、DDS电路211、第一放大器212，其中第一锁相环210的入端口1脚与参考源分路器105出端口2脚连接，入端口2脚与监控电路106出端口1脚连接，出端口3脚与DDS电路211入端口1脚连接；DDS电路211入端口2脚与监控电路106出端口2脚连接，出端口3脚与第一放大器212入端口1脚连接；第一放大器212出端口2脚与DDS变频模块102入端口1脚连接；第一锁相环210、DDS电路211、第一放大器212各入端口7脚与电源模块109出端口V1电压端连接，各入端口8脚接地端。
本实用新型DDS变频单元模块102包括第二锁相环314、第一混频器315、第二放大器316、第一滤波器317，其中第二锁相环314出端口1脚与第一混频器315入端口2脚连接，入端口2脚与参考源分路器105出端口3脚连接，入端口7脚与电源模块109出端口V1电压端连接，入端口8脚接地端；第一混频器315出端口1脚与第二放大器316入端口2脚连接，入端口3脚与DDS单元模块101出端口3脚连接；第二放大器316出端口1脚与第一滤波器317入端口1脚连接，入端口7脚与电源模块109出端口V1电压端连接，入端口8脚接地端；第一滤波器317出端口2脚与混频单元模块104入端口1脚连接。
本实用新型锁相环模块103包括锁相环芯片418、运放419、压控振荡器420、第三放大器421、低通滤波器422，其中锁相环芯片418入端口1脚与参考源分路器105出端口3脚连接，入端口2脚与压控振荡器420出端口2脚连接，出端口3脚与运放419入端口1脚连接，入端口4脚与监控电路106出端口2脚连接，入端口7脚与电源模块109出端口V3电压端连接，入端口8脚接地端；运放419出端口2脚与压控振荡器420入端口1脚连接，入端口7脚与电源模块109出端口V1电压端连接，入端口8脚接地端；压控振荡器420出端口2脚与第三放大器421入端口1脚连接，入端口7脚与电源模块109出端口V1电压端连接，入端口8脚接地端；第三放大器421出端口2脚与低通滤波器422入端口1脚连接，入端口7脚与电源模块109出端口V1电压端连接，入端口8脚接地端；低通滤波器422出端口2脚与混频单元模块104入端口2脚连接。
本实用新型混频单元模块104包括第二滤波器523、第二混频器524、第三滤波器525、第四放大器526、第五放大器527，其中第二滤波器523的入端口1脚与DDS变频单元模块102的出端口2脚连接，出端口2脚与第二混频器524的入端口1脚连接；第二混频器524的入端口2脚与锁相环模块103的出端口3脚连接，出端口3脚与第三滤波器525入端口1脚连接；第三滤波器525出端口2脚与第四放大器526的入端口1脚连接；第四放大器526的出端口2脚与第五放大器527的入端口1脚连接，入端口7脚与电源模块109出端口V1电压端连接，入端口8脚接地端；第五放大器527的出端口2脚与合成频率输出端口B连接，入端口7脚与电源模块109出端口V1电压端连接，入端口8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DDS单元模块101、DDS变频单元模块102、锁相环模块103，在L频段100MHz频率范围内，频率步进可达到1Hz，实现了小步进、高分辨率的性能。
2.本实用新型采用DDS单元模块101、DDS变频单元模块102、锁相环模块103，利用DDS+PLL的频率合成方法，有效的抑制了杂散信号、并保证了输出信号具有低相位噪声和高的频谱纯度。
3.本实用新型采用标准外形结构，结构简单，内部紧凑，具有体积小、操作灵活、可靠性高等优点。
附图说明
图1是本实用新型的电原理方框图。
图2是本实用新型DDS单元模块101的电原理图。
图3是本实用新型DDS变频模块102的电原理图。
图4是本实用新型锁相环模块103的电原理图。
图5是本实用新型混频单元模块104的电原理图。
具体实施方式
参照图1至图5。本实用新型由DDS单元模块101、DDS变频单元模块102、锁相环模块103、混频单元模块104、参考源分路器105、监控电路106、按键盘107、液晶显示屏108和电源模块109组成。图1是本实用新型的原理方框图，实施例按图1连接线路。其中DDS单元模块101入端口1通过数据线与监控电路106出端口1连接，锁相环模块103入端口2通过数据线与监控电路106出端口2连接，由监控电路106实施对工作状态的监测和控制，按键盘107出端口1通过数据线与监控电路106入端口3连接，通过按键盘107按键操作修改和监测本机的状态，并通过与监控电路106出端口4连接的液晶显示屏108进行实时显示检测结果。实施例监控电路106采用市售专用CPU集成电路ATMEGA128L，及专业集成电路EP1K100QI208、EPC2L120、MAX488EPA制作。实施例液晶显示屏108采用市售JM32064A显示屏制作。实施例按键盘107采用市售4×4按键制作。
本实用新型DDS单元模块101的作用是产生带宽10MHz、步进为1Hz的小步进信号，它包括第一锁相环210、DDS电路211、第一放大器212，图2是本实用新型DDS单元模块101电原理图，实施例按图2连接线路。第一锁相环210的作用是为DDS电路211产生400MHz参考信号，实施例第一锁相环210采用市售集成电路ADF4113BCP制作。监控电路106控制DDS电路211输出10MHz、步进为1Hz的小步进信号，实施例DDS电路211采用市售集成电路AD9954制作。第一放大器212作用将DDS电路211输入的信号进行放大后输出至下级，实施例第一放大器212采用集成芯片ERA-50SM。
本实用新型DDS变频单元模块102的作用是为频率综合器内部的第一次变频提供本振信号，并完成频率综合器内部第一次变频，它包括第二锁相环314、第一混频器315、第二放大器316、第一滤波器317，图3是本实用新型DDS变频单元模块102电原理图，实施例按图3连接线路。第二锁相环314的作用是为第一混频器315提供本振信号，实施例第二锁相环314采用市售集成电路ADF4113BCP制作。DDS单元模块101产生的信号与第二锁相环314产生的本振信号由第一混频器315进行上混频产生小步进信号输入至第二放大器316，并经过第二放大器316、第一滤波器317进行放大滤波输出，实施例第一混频器315采用市售ADE-1LHW集成电路制作，实施例第二放大器316采用市售ERA-3SM集成电路制作，实施例第一滤波器317采用采用定制滤波器模块6MB/C-235/U10-18器件制作。
本实用新型锁相环模块103的作用是产生带宽90MHz、步进为10MHz的大步进信号，为混频单元模块104提供本振信号。它包括锁相环芯片418、运放419、压控振荡器420、第三放大器421、低通滤波器422，图4是本实用新型锁相环模块103电原理图，实施例按图4连接线路。锁相环芯片418、运放419、压控振荡器420构成锁相环电路，通过控制锁相环芯片418的倍频系数达到改变压控振荡器420的输出频率，实施例锁相环芯片418采用专用锁相集成电路ADF4106制作。运放419作用是对锁相环芯片418的输出信号进行有源滤波，实施例运放419采用市售OP262集成电路制作。第三放大器421的作用是对压控振荡器420的输出信号进行18dB的放大，实施例第三放大器421采用市售集成电路ERA-5SM制作。低通滤波器422的作用是对第三放大器421的放大信号进行滤波，实施例低通滤波器422采用市售LFTC-1700集成电路制作。
本实用新型混频单元模块104的作用是完成频率综合器内部第二次变频，它包括包括第二滤波器523、第二混频器524、第三滤波器525、第四放大器526、第五放大器527，图5是本实用新型混频单元模块104电原理图，实施例按图5连接线路。DDS变频单元模块102产生的信号先经第二滤波器523滤除带外杂波后再送入第二混频器524，第二混频器524与锁相环模块103产生的本振信号进行上混频，混频后的信号经过第三滤波器525滤除带外杂波，再经过第四放大器526、第五放大器527进行放大由输出端口B输出。实施例第二滤波器523采用定制滤波器模块3MB/C-1485/H90-14制作。实施第三滤波器525采用定制滤波器模块4MB/C-1722.5/U95-18制作。实施例第二混频器524采用市售集成电路HSP25N制作。实施例第五放大器526采用市售集成电路ERA-3SM制作。实施例第五放大器527采用市售集成电路ERA-5SM制作。
本实用新型参考源分路器105的作用是将外部提供的一路10MHz参考信号进行分路放大，分成若干路输出，分别为DDS单元模块101、DDS变频单元模块102、锁相环模块103提供10MHz参考信号。实施例参考源分路器105采用集成分路器模块GFH-3-13、GFH-4-3及市售AD811AN集成电路制作。
本实用新型电源模块109的作用是提供各部件工作电源，实施例采用定制电源模块4NIC-X83FP制作，其输出V1电压为+8V，输出V2电压为-8V、输出V3电压为+6V、输出V4电压为-10V。
本实用新型简要工作原理如下：通过监控电路106分别设置DDS单元模块101和锁相环模块103的频率值，再经过内部DDS变频单元模块102和混频单元模块104的两次变频，实现了在L频段上宽带和高频率分辨率兼顾的频率合成。
本实用新型的安装结构如下：整机采用标准2U机箱，机箱内部采用模块化结构，每个部件模块都采用独立的屏蔽盒体结构，有效避免电磁信号之间的互相干扰；机箱外形尺寸为480毫米×80毫米×410毫米，机箱两侧可以安装滑动导轨，机箱前部安装有液晶显示屏108和按键盘107，机箱后部安装有电源插座、参考信号输入端口A插座、合成频率输出端口B插座以及远程监控接口C插座，组装成本实用新型。
Claims (5)
1.一种L频段小步进频率综合器，它包括参考源分路器(105)、监控电路(106)、按键盘(107)、液晶显示屏(108)电源模块(109)，其特征在于：还包括DDS单元模块(101)、DDS变频单元模块(102)、锁相环模块(103)、混频单元模块(104)，其中参考源分路器(105)入端口4与参考信号输入端口A连接，出端口1与锁相环模块(103)的入端口1连接，出端口2与DDS单元模块(101)的入端口2连接，出端口3与DDS变频单元模块(102)的入端口3连接；DDS单元模块(101)入端口1通过数据线与监控电路(106)出端口1连接，出端口3与DDS变频模块(102)入端口1连接；DDS变频模块(102)出端口2与混频单元模块(104)入端口1连接；锁相环模块(103)入端口2通过数据线与监控电路(106)出端口2连接，出端口3与混频单元模块(104)入端口2连接；混频单元模块(104)出端口3与合成频率输出端口B连接；监控电路(106)出入端口5与外部远程监控接口C连接；按键盘(107)出端口1通过数据线与监控电路(106)入端口3连接；液晶显示屏(108)入端口1通过数据线与监控电路(106)出端口4连接；电源模块(109)出端口V1、V2、V3、V4各电压端分别与各部件相应电源端连接。
2.根据权利要求1所述的L频段小步进频率综合器，其特征在于：所述的DDS单元模块(101)包括第一锁相环(210)、DDS电路(211)、第一放大器(212)，其中第一锁相环(210)的入端口1脚与参考源分路器(105)出端口2脚连接，入端口2脚与监控电路(106)出端口1脚连接，出端口3脚与DDS电路(211)入端口1脚连接；DDS电路(211)入端口2脚与监控电路(106)出端口2脚连接，出端口3脚与第一放大器(212)入端口1脚连接；第一放大器(212)出端口2脚与DDS变频模块(102)入端口1脚连接；第一锁相环(210)、DDS电路(211)、第一放大器(212)各入端口7脚与电源模块(109)出端口V1电压端连接，各入端口8脚接地端。
3.根据权利要求1所述的L频段小步进频率综合器，其特征在于：所述的DDS变频单元模块(102)包括第二锁相环(314)、第一混频器(315)、第二放大器(316)、第一滤波器(317)，其中第二锁相环(314)出端口1脚与第一混频器(315)入端口2脚连接，入端口2脚与参考源分路器(105)出端口3脚连接，入端口7脚与电源模块(109)出端口V1电压端连接，入端口8脚接地端；第一混频器(315)出端口1脚与第二放大器(316)入端口2脚连接，入端口3脚与DDS单元模块(101)出端口3脚连接；第二放大器(316)出端口1脚与第一滤波器(317)入端口1脚连接，入端口7脚与电源模块(109)出端口V1电压端连接，入端口8脚接地端；第一滤波器(317)出端口2脚与混频单元模块(104)入端口1脚连接。
4.根据权利要求1所述的L频段小步进频率综合器，其特征在于：所述的锁相环模块(103)包括锁相环芯片(418)、运放(419)、压控振荡器(420)、第三放大器(421)、低通滤波器(422)，其中锁相环芯片(418)入端口1脚与参考源分路器(105)出端口3脚连接，入端口2脚与压控振荡器(420)出端口2脚连接，出端口3脚与运放(419)入端口1脚连接，入端口4脚与监控电路(106)出端口2脚连接，入端口7脚与电源模块(109)出端口V3电压端连接，入端口8脚接地端；运放(419)出端口2脚与压控振荡器(420)入端口1脚连接，入端口7脚与电源模块(109)出端口V1电压端连接，入端口8脚接地端；压控振荡器(420)出端口2脚与第三放大器(421)入端口1脚连接，入端口7脚与电源模块(109)出端口V1电压端连接，入端口8脚接地端；第三放大器(421)出端口2脚与低通滤波器(422)入端口1脚连接，入端口7脚与电源模块(109)出端口V1电压端连接，入端口8脚接地端；低通滤波器(422)出端口2脚与混频单元模块(104)入端口2连接。
5.根据权利要求1所述的L频段小步进频率综合器，其特征在于：所述的混频单元模块(104)包括第二滤波器(523)、第二混频器(524)、第三滤波器(525)、第四放大器(526)、第五放大器(527)，其中第二滤波器(523)的入端口1脚与DDS变频单元模块(102)的出端口2脚连接，出端口2脚与第二混频器(524)的入端口1脚连接；第二混频器(524)的入端口2脚与锁相环模块(103)的出端口3脚连接，出端口3脚与第三滤波器(525)入端口1脚连接；第三滤波器(525)出端口2脚与第四放大器(526)的入端口1脚连接；第四放大器(526)的出端口2脚与第五放大器(527)的入端口1脚连接，入端口7脚与电源模块(109)出端口V1电压端连接，入端口8脚接地端；第五放大器(527)的出端口2脚与合成频率输出端口B连接，入端口7脚与电源模块(109)出端口V1电压端连接，入端口8脚接地端。
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| CN104467831A (zh) * | 2014-12-10 | 2015-03-25 | 中国电子科技集团公司第二十六研究所 | 一种基于hbar的低相位噪声频率合成系统及方法 |
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| CN104467831B (zh) * | 2014-12-10 | 2017-08-04 | 中国电子科技集团公司第二十六研究所 | 一种基于hbar的低相位噪声频率合成系统及方法 |
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