CN201533302U - 双频输出集成锁相频率合成器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双频输出集成锁相频率合成器，包括晶体振荡器、单片双锁相环电路、RF、IF环路滤波器、RF、IF压控振荡器、RF、IF放大器，其中，晶体振荡器的输出端接单片双锁相环电路的输入端，单片双锁相环电路的输出端接RF、IF环路滤波器的输入端，RF、IF环路滤波器的输出端接RF、IF压控振荡器的输入端，RF、IF压控振荡器的一个输出端接RF、IF放大器的输入端，RF、IF压控振荡器的另一输出端接单片双锁相环电路的反馈输入端，所述晶体振荡器、单片双锁相环电路、RF、IF环路滤波器、RF、IF压控振荡器、RF、IF放大器中的电路元件均采用微型元件，所有元件集成在一个器件中。使得产品外围辅助电路简单，体积更小，功能更强，集成度更高。

Description

双频输出集成锁相频率合成器

技术领域

本实用新型涉及一种频率合成器，尤其是一种双频输出集成锁相频率合成器。

背景技术

频率源做为无线通信设备的核心部件，其指标直接决定通信设备的性能。锁相频率合成器具有输出频率稳定度高，频率控制灵活等优点，广泛应用于各种无线通信设备和终端。单片锁相环集成电路是构成锁相频率合成器的主要器件，但现有的单片锁相环集成电路仅包含参考分频器、鉴频鉴相器、双模前置分频器、电荷泵等基本单元，还需要外部连接晶体振荡器、压控振荡器、环路滤波器、放大器等电路单元才能构成完整的锁相频率合成器，外围电路相当复杂。并且，由于压控振荡器属于敏感器件，容易受到电源干扰，负载牵引等外界环境变化的影响，使得产品批量一致性难以控制。单片双锁相环集成电路包含RF和IF两套锁相环，非常适用于采用两次变频方案的通信系统。但需要连接两套外部单元电路来实现功能，外围电路更加复杂，如果设计考虑不周，很容易造成反复，延误产品的开发进度。

实用新型内容

本实用新型需要解决的技术问题是提供一种集成度高、体积小、外围电路简单的双频输出集成锁相频率合成器。

为解决上述问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种双频输出集成锁相频率合成器，包括晶体振荡器、单片双锁相环电路、RF、IF环路滤波器、RF、IF压控振荡器、RF、IF放大器，其中，晶体振荡器的输出端接单片双锁相环电路的输入端，单片双锁相环电路的输出端接RF、IF环路滤波器的输入端，RF、IF环路滤波器的输出端接RF、IF压控振荡器的输入端，RF、IF压控振荡器的一个输出端接RF、IF放大器的输入端，RF、IF压控振荡器的另一输出端接单片双锁相环电路的反馈输入端，所述晶体振荡器、单片双锁相环电路、RF、IF环路滤波器、RF、IF压控振荡器、RF、IF放大器中的电路元件均采用微型元件，所有元件集成在一个器件中。

所述压控振荡器由电阻R1-R4、电容C1-C8、电感L1-L4、二极管D、三极管T组成，其中输入V1接电感L1的一端，电感L1、电容C2、C3串联后接三极管T的基极，输入V1与电感L1的节点经电容C1接地，电感L1与电容C2的节点经反向二极管D接地，电容C2、C3的节点经电感L2接地，电容C2、C3的节点经串联的电容C4、电阻R4、电感L4接地，电容C4与电阻R4的节点接三极管T发射极，三极管T发射极经电容C8接地，电阻R1-R3串联后接于电源两端，电阻R1与R2的节点经电容C5接地，经电感L3接三极管T的集电极，电阻R2与R3的节点接三极管T的基极，三极管T的集电极经电容C6接地，经电容C7接输出OUT。

所述RF放大器由电阻R1-R6、电容C1-C6、三极管T组成，其中，电阻R1-R3串联后接于电源两端，电阻R1与R2的节点经电容C5、C6接地，经电感L1接三极管T的集电极，电阻R2与R3的节点接三极管T的基极，三极管T的基极经电容C1接输入IN，电阻R4与电容C2并联后一端接地，另一端接三极管T的发射极，三极管T的集电极经电容C3、电阻R5、电容C4接输出OUT，电阻R5与电容C4的节点经电阻R6接地。

所述环路滤波器由电阻R1-R2、电容C1-C3组成，其中，电阻R1、R2、电容C1的一端接输入端IN，电容C1的另一端接地，电阻R1与电容C2串联后接地，电阻R2的另一端接输出端OUT，同时通过电容C3接地。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本新型采用单片双锁相环集成电路及微型化元器件，并对整个布局进行了优化，将两个完整的锁相频率源集成到一个单独封装中，使得产品功能更强，集成度更高。外围辅助电路简单，有利于降低通信系统的设计难度和制造成本。采用表面贴装混合集成技术，使得产品体积更小，可靠性更高。

附图说明

图1是本实用新型原理框图；

图2是本实用新型压控振荡器电路图；

图3是本实用新型放大器电路图；

图4是环路滤波器电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：

如图1所示，本新型包括晶体振荡器、单片双锁相环电路、RF、IF环路滤波器、RF、IF压控振荡器、RF、IF放大器，其中，晶体振荡器的输出端接单片双锁相环电路的输入端，单片双锁相环电路的输出端接RF、IF环路滤波器的输入端，RF、IF环路滤波器的输出端接RF、IF压控振荡器的输入端，RF、IF压控振荡器的一个输出端接RF、IF放大器的输入端，RF、IF压控振荡器的另一输出端接单片双锁相环电路的反馈输入端。晶体振荡器的输出信号做为参考信号输入到双锁相环集成电路，并在双锁相环集成电路内被分成两路，RF压控振荡器和IF压控振荡器的输出信号分别耦合出一路输入到双锁相环集成电路，并分别与参考信号进行相位/频率比较，双锁相环集成电路输出两路误差控制信号，一路经RF环路滤波器滤波后送到RF压控振荡器，控制RF输出频率，并经RF放大器放大输出，另外一路经IF环路滤波器滤波后送到IF压控振荡器，控制IF输出频率，并经IF放大器放大输出。

如图2所示，压控振荡器由电阻R1-R4、电容C1-C8、电感L1-L4、二极管D、三极管T组成，其中输入V1接电感L1的一端，电感L1、电容C2、C3串联后接三极管T的基极，输入V1与电感L1的节点经电容C1接地，电感L1与电容C2的节点经反向二极管D接地，电容C2、C3的节点经电感L2接地，电容C2、C3的节点经串联的电容C4、电阻R4、电感L4接地，电容C4与电阻R4的节点接三极管T发射极，三极管T发射极经电容C8接地，电阻R1-R3串联后接于电源两端，电阻R1与R2的节点经电容C5接地，经电感L3接三极管T的集电极，电阻R2与R3的节点接三极管T的基极，三极管T的集电极经电容C6接地，经电容C7接输出OUT。为了简化设计和降低调试难度，RF压控振荡器和IF压控振荡器采用相同的电路结构。三极管T提供振荡所需的增益，变容二极管D与C2，L2等构成谐振回路，C3控制谐振回路与增益级之间的耦合度，C4，C8起反馈作用。谐振回路从三极管T基级馈入，振荡信号从集电极输出。压控振荡器的输出频率主要由变容二极管D及C2，L2决定，通过优化设计，选择不同的取值，可以得到不同的振荡频率。由于压控振荡器并不是独立设计，而是连同锁相环，放大器，环路滤波器等作为一个整体来进行指标设计和调试，这就将影响压控振荡器的电源干扰，负载牵引等外界因素都考虑在内，有效提高了压控振荡器的稳定性，并有利于批量一致性。

如图3所示，RF放大器由电阻R1-R6、电容C1-C6、三极管T组成，其中，电阻R1-R3串联后接于电源两端，电阻R1与R2的节点经电容C5、C6接地，经电感L1接三极管T的集电极，电阻R2与R3的节点接三极管T的基极，三极管T的基极经电容C1接输入IN，电阻R4与电容C2并联后一端接地，另一端接三极管T的发射极，三极管T的集电极经电容C3、电阻R5、电容C4接输出OUT，电阻R5与电容C4的节点经电阻R6接地。RF放大器和IF放大器均采用该电路结构信号从三极管T的基极输入，经放大后由集电极输出。R1，R4控制三极管T的工作电流，R2，R3提供基极自给偏置，由于该放大器仅起到缓冲隔离的作用，并不需要输出大功率，可以适当增大R4，减小电流，降低功耗。R5，R6对输出端口进行阻抗匹配，优化端口驻波。

如图4所示，环路滤波器由电阻R1-R2、电容C1-C3组成，其中，电阻R1、R2、电容C1的一端接输入端IN，电容C1的另一端接地，电阻R1与电容C2串联后接地，电阻R2的另一端接输出端OUT，同时通过电容C3接地。RF环路滤波器和IF环路滤波器均采用该电路结构。电阻R1-R2、电容C1-C3组成了三阶无源滤波器，对电荷泵输出的误差信号进行积分和滤波，得到控制压控振荡器所需的直流控制电压。环路带宽和相位裕量由各个元件的值决定。环路滤波器的参数直接决定了锁相频率合成器的性能指标和稳定性。目前环路滤波器的设计可采用专用软件进行，具有比较高的设计精度。

本新型晶体振荡器选用TEMEX公司的SMD封装温补晶振，型号为：QEA05，输出频率10MHz，削波正弦输出，外形尺寸5×3mm2。双锁相环集成电路采用AD公司的ADF4212L，RF频率可达2.4GHz，IF频率可达1.0GHz，工作电流小于10mA，外形尺寸4×4mm2。RF环路滤波器和IF环路滤波器均采用三阶无源滤波器。RF、IF压控振荡器，RF、IF放大器均采用小型化元件，采用表面贴装混合集成技术集成在单个封装器件中，功能更强，集成度更高，体积更小(27×19mm2)，可靠性更高。外围辅助电路简单，有利于降低通信系统的设计难度和制造成本。

Claims (4)

1.一种双频输出集成锁相频率合成器，其特征在于：包括晶体振荡器、单片双锁相环电路、RF、IF环路滤波器、RF、IF压控振荡器、RF、IF放大器，其中，晶体振荡器的输出端接单片双锁相环电路的输入端，单片双锁相环电路的输出端接RF、IF环路滤波器的输入端，RF、IF环路滤波器的输出端接RF、IF压控振荡器的输入端，RF、IF压控振荡器的一个输出端接RF、IF放大器的输入端，RF、IF压控振荡器的另一输出端接单片双锁相环电路的反馈输入端，所述晶体振荡器、单片双锁相环电路、RF、IF环路滤波器、RF、IF压控振荡器、RF、IF放大器中的电路元件均采用微型元件，所有元件集成在一个器件中。

2.根据权利要求1所述的双频输出集成锁相频率合成器，其特征在于所述压控振荡器由电阻R1-R4、电容C1-C8、电感L1-L4、二极管D、三极管T组成，其中输入V1接电感L1的一端，电感L1、电容C2、C3串联后接三极管T的基极，输入V1与电感L1的节点经电容C1接地，电感L1与电容C2的节点经反向二极管D接地，电容C2、C3的节点经电感L2接地，电容C2、C3的节点经串联的电容C4、电阻R4、电感L4接地，电容C4与电阻R4的节点接三极管T发射极，三极管T发射极经电容C8接地，电阻R1-R3串联后接于电源两端，电阻R1与R2的节点经电容C5接地，经电感L3接三极管T的集电极，电阻R2与R3的节点接三极管T的基极，三极管T的集电极经电容C6接地，经电容C7接输出OUT。

3.根据权利要求1所述的双频输出集成锁相频率合成器，其特征在于所述RF放大器由电阻R1-R6、电容C1-C6、三极管T组成，其中，电阻R1-R3串联后接于电源两端，电阻R1与R2的节点经电容C5、C6接地，经电感L1接三极管T的集电极，电阻R2与R3的节点接三极管T的基极，三极管T的基极经电容C1接输入IN，电阻R4与电容C2并联后一端接地，另一端接三极管T的发射极，三极管T的集电极经电容C3、电阻R5、电容C4接输出OUT，电阻R5与电容C4的节点经电阻R6接地。

4.根据权利要求1所述的双频输出集成锁相频率合成器，其特征在于所述环路滤波器由电阻R1-R2、电容C1-C3组成，其中，电阻R1、R2、电容C1的一端接输入端IN，电容C1的另一端接地，电阻R1与电容C2串联后接地，电阻R2的另一端接输出端OUT，同时通过电容C3接地。

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