CN201571044U - 一种小步进低杂散低相噪频率合成器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种小步进低杂散低相噪频率合成器，主要由细步进锁相环路、粗步进锁相环路以及混频锁相环路组成，所述的细步进锁相环路与所述的混频锁相环路相连，所述的细步进锁相环路通过晶体振荡器与粗步进锁相环路相连。它不仅能同时兼顾小步进、低杂散和低相噪指标，而且性能稳定、结构简单、成本低廉。

Description

一种小步进低杂散低相噪频率合成器

技术领域

本实用新型涉及微波通信领域，具体是指一种小步进低杂散低相噪频率合成器。

背景技术

随着微波电子技术的发展，对频率合成器的技术指标要求越来越高，特别是频率步进、相位噪声和输出杂散的要求。因为这些指标的优劣直接影响着系统整体的性能，如在通信系统中，直接影响误码率及选择性；在雷达系统中，影响动目标检测能力。所以频率合成器小步进、低杂散和低相噪设计就显得尤为重要。国内外用于微波通信的频率合成器种类虽然很多，但这些频率合成器一般都只能单独的实现小步进、低杂散和低相噪，而不能很好的兼顾这些指标的实现。目前，国外也出现了一种小步进、低杂散和低相噪的频率合成方式，但利用这种方式来实现的频率合成器在设计和实现工艺上还存在很大的风险，且技术也不够成熟。同时，在实现小步进时通常采用直接数字合成方式，这种方式会使杂散指标恶化，无法实现低杂散的要求。而采用直接模拟合成方式电路结构非常复杂、体积较大、可靠性低、成本偏高，不能满足现实需要。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能同时兼顾小步进、低杂散和低相噪指标且性能稳定、结构简单、成本低廉的频率合成器。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种小步进低杂散低相噪频率合成器，主要由细步进锁相环路、粗步进锁相环路以及混频锁相环路组成，所述的细步进锁相环路与所述的混频锁相环路相连，所述的细步进锁相环路通过晶体振荡器与粗步进锁相环路相连。

进一步的，该低杂散低相噪频率合成器还包括控制器，所述的控制器分别与细步进锁相环路，混频锁相环路及粗步进锁相环路相连；在所述的控制器上还设置有数字接口。

所述的细步进锁相环路包括R₁、K₁、N₁分频器，第一鉴相器、第一压控振荡器以及第一耦合器，所述的第一鉴相器、第一压控振荡器、第一耦合器及N₁分频器依次相连形成一个环路，所述的R₁分频器分别与晶体振荡器及第一鉴相器相连，所述的K₁分频器与所述的混频锁相环路相连。

所述的粗步进锁相环路包括R₂、N₂分频器，第二鉴相器，第二压控振荡器以及第二耦合器，所述的第二鉴相器、第二压控振荡器、第二耦合器以及N₂分频器依次相连形成一个环路，所述的R₂分频器分别与晶体振荡器及第二鉴相器相连，所述的第二耦合器与混频锁相环路相连。

所述的混频锁相电路包括R₃、N₃、K₂分频器，第三鉴相器、第三压控振荡器、第三耦合器以及混频器，所述的第三鉴相器、第三压控振荡器、第三耦合器、K₂分频器、混频器、N₃分频器依次首尾相连形成一个环路，所述混频器与第二耦合器相连，所述的R₃分频器依次与K₁分频器及第三鉴相器相连，所述的第三耦合器上设有输出端。

为了更好的实现本实用新型，所述的晶体振荡器采用恒温晶体振荡器；所述的第一压控振荡器、第二压控振荡器及第三压控振荡器分别采用低斜率压控振荡器。

综上，本实用新型的有益效果是：

(1)由于本实用新型采用常用数字锁相环路设计，细步进锁相环路和粗步进锁相环路在电路设计和结构形式上基本相同，因此本实用新型的细步进锁相环路和粗步进锁相环路可以互换。

(2)本实用新型不仅可以同时实现小步进低杂散低相噪指标，而且简化了电路结构和空间布局，节省了宝贵的空间资源，使得应用更加简单方便，成本也降到了最低。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意框图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例

一种小步进低杂散低相噪频率合成器，通过采用一个细步进锁相环路和一个粗步进锁相环路去锁定一个混频锁相环路的形式从而达到小步进低杂散低相噪频率合成的目的；这样既克服了直接数字合成杂散大的缺点又实现了小步进，采用三个锁相环合理的套用，在确保小步进的情况下又降低了分频次数，保证了低相噪，而且混频锁相环路提高了鉴相频率，从而降低了鉴相频率的抑制难度，实现了低杂散；其中R₁、R₂、R₃、K₁、K₂及N₃为固定分频次数，N₁、N₂为可变分频次数；N₂用来调节粗步进间隔点，N₁用来调节细步进间隔点，N₂的每次改变对应N₁一个周期的变化。通过混频锁相环路将细步进锁相环路嵌套于粗步进锁相环路中，从而实现所需频率输出。

细步进锁相环路由R₁、N₁、K₁分频器、第一鉴相器、第一压控振荡器和第一耦合器构成，既保证最终要求的小步进输出又提高了鉴相频率；粗步进锁相环路由R₂、N₂分频器、第二鉴相器、第二压控振荡器和第二耦合器构成，经过混频器将输出频率向下搬移，从而降低了分频次数，改善了输出相位噪声；混频锁相环路由R₃、N₃、K₂分频器、第三鉴相器、第三压控振荡器、第三耦合器和混频器构成，该部分是联系细步进锁相环路和粗步进锁相环路的纽带。通过它将两个环路结合起来，从而实现小步进低杂散低相噪频率输出。

由图1方案可知最终输出频率： $\mathrm{fo}=N_2\frac{K_2{f}_r}{R_2}+N_1\frac{N_3{K}_2{f}_r}{R_1{K}_1{R}_3}$

其中R₁、R₂、R₃、K₁、K₂及N₃为固定分频次数，N₁、N₂为可变分频次数；N₂用来调节粗步进间隔点，N₁用来调节细步进间隔点，N₂的每次改变对应N₁一个周期的变化。通过混频锁相环路将细步进锁相环路嵌套于粗步进锁相环路中，从而实现所需频率输出。

本方案细步进锁相环路的输出频率被固定分频K₁次，分频输出去做混频锁相环路的鉴相基准。这样实现了小步进又使混频锁相环路的鉴相基准信号相噪和杂散得到大大改善。混频锁相环路的鉴相频率在几十兆左右，使得锁相环路的低通滤波器易于滤除鉴相频率的干扰。小步进靠细步进锁相环路和K₁分频器来实现，再由另外两个锁相环路套用来实现频率跳变，这样每一个锁相环路的分频次数都不太高，只有细步进锁相环路分频器N₁次数较高，对锁相环路输出相噪不利。但该信号又被K₁分频使相噪和杂散得到了改善。从而确保了锁相环路最终输出相噪较好。

如上所述，便可较好的实现本实用新型。

Claims (8)

1.一种小步进低杂散低相噪频率合成器，其特征在于，主要由细步进锁相环路、粗步进锁相环路以及混频锁相环路组成，所述的细步进锁相环路与所述的混频锁相环路相连，所述的细步进锁相环路通过晶体振荡器与粗步进锁相环路相连。

2.根据权利要求1所述的一种小步进低杂散低相噪频率合成器，其特征在于，还包括控制器，所述的控制器分别与细步进锁相环路，混频锁相环路及粗步进锁相环路相连。

3.根据权利要求2所述的一种小步进低杂散低相噪频率合成器，其特征在于，在所述的控制器上还设置有数字接口。

4.根据权利要求1或3所述的一种小步进低杂散低相噪频率合成器，其特征在于，所述的细步进锁相环路包括R₁、K₁、N₁分频器，第一鉴相器、第一压控振荡器以及第一耦合器，所述的第一鉴相器、第一压控振荡器、第一耦合器及N₁分频器依次相连形成一个环路，所述的R₁分频器分别与晶体振荡器及第一鉴相器相连，所述的K₁分频器与所述的混频锁相环路相连。

5.根据权利4所述的一种小步进低杂散低相噪频率合成器，其特征在于，所述的粗步进锁相环路包括R₂、N₂分频器，第二鉴相器，第二压控振荡器以及第二耦合器，所述的第二鉴相器、第二压控振荡器、第二耦合器以及N₂分频器依次相连形成一个环路，所述的R₂分频器分别与晶体振荡器及第二鉴相器相连，所述的第二耦合器与混频锁相环路相连。

6.根据权利5所述的一种小步进低杂散低相噪频率合成器，其特征在于，所述的混频锁相电路包括R₃、N₃、K₂分频器，第三鉴相器、第三压控振荡器、第三耦合器以及混频器，所述的第三鉴相器、第三压控振荡器、第三耦合器、K₂分频器、混频器、N₃分频器依次首尾相连形成一个环路，所述混频器与第二耦合器相连，所述的R₃分频器依次与K₁分频器及第三鉴相器相连，所述的第三耦合器上设有输出端。

7.根据权利要求1或6所述的一种小步进低杂散低相噪频率合成器，其特征在于，所述的晶体振荡器采用恒温晶体振荡器。

8.根据权利要求7所述的一种小步进低杂散低相噪频率合成器，其特征在于，所述的第一压控振荡器、第二压控振荡器及第三压控振荡器分别采用低斜率压控振荡器。

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