CN202949409U

CN202949409U - 基于双vco的超宽带频率合成器

Info

Publication number: CN202949409U
Application number: CN 201220404139
Authority: CN
Inventors: 杨新峰
Original assignee: No 8357 Research Institute of Third Academy of CASIC
Current assignee: No 8357 Research Institute of Third Academy of CASIC
Priority date: 2012-08-15
Filing date: 2012-08-15
Publication date: 2013-05-22
Anticipated expiration: 2022-08-15

Abstract

本实用新型属于频率合成电路设计技术领域，具体涉及一种基于双VCO的超宽带频率合成器。本实用新型包括参考时钟电路、鉴相器、滤波器、开关、VCO和分频器；参考时钟电路输出参考信号进入鉴相器给锁相环提供参考，该信号和VCO分频后的反馈信号进入鉴相器鉴相；鉴相器输出的误差信号经过滤波器1滤波后进入开关1，根据开关1/开关2的控制情况选择VCO通路：若开关选择VCO1通路。本实用新型解决了现有技术无法有效实现宽扫频、高相位噪声信号源的频率合成的技术问题。本实用新型相对于现有技术，兼顾了硬件成本小、没有由于倍频器的引入导致对信号相位噪声、杂散和频率分辨率等指标的恶化，有效实现了宽扫频、高相位噪声的信号源的频率合成。

Description

基于双VCO的超宽带频率合成器

技术领域

本实用新型属于频率合成电路设计技术领域，具体涉及一种基于双VCO的超宽带频率合成器。

背景技术

在电子测试技术领域，对扫频信号源或扫频本振信号的质量要求非常高，一般都具有扫宽宽，相位噪声和杂散指标高的特点，因此如何给系统或整机提供高指标的信号源或本振成为一个关键问题。

图1为传统的锁相频率合成电路，参考时钟信号和经分频的VCO反馈信号输入到鉴相器的输入端，鉴相器的输出信号经过低通滤波器后驱动VCO使之输出正确的频率，从而使环路锁定。该电路中的鉴相器和分频器可以为模拟分立电路或数字集成电路。

现有技术一般通过两种方法实现高指标信号输出：一种方法采用如图2所示方案，用开关控制两个锁相环的输出，来实现宽扫频的信号输出，该方案指标虽然很高但是成本较大，结构体积也偏大，且两个环路的信号容易相互干扰；另一种方法采用如图3所示方案，通过对基频信号分频或倍频实现宽扫频，该方案成本偏小但会恶化信号指标，如相位噪声，杂散及频率分辨率等。

实用新型内容

本实用新型需要解决的技术问题为：现有技术无法有效实现宽扫频、高相位噪声的信号源的频率合成。

本实用新型的技术方案如下所述：

一种基于双VCO的超宽带频率合成器，包括参考时钟电路、鉴相器、滤波器、开关、VCO和分频器；其中，开关包括开关1和开关2，VCO包括VCO1、VCO2、…、VCOn，n≥2，滤波器包括滤波器1、滤波器2、…、滤波器n，n≥2；参考时钟电路输出参考信号进入鉴相器给锁相环提供参考，该信号和VCO分频后的反馈信号进入鉴相器鉴相；鉴相器输出的误差信号经过滤波器1滤波后进入开关1，根据开关1/开关2的控制情况选择VCO通路：若开关选择VCO1通路，信号只通过VCO1，输出至分频器分频，分频信号反馈至上述鉴相器；若开关选择VCOn通路，信号先经过滤波器n滤波，再通过VCOn，输出至分频器分频，分频信号反馈至上述鉴相器。

作为优选方案，n=2，且VCO1和VCO2需满足以下要求：

VCO1和VCO2能够覆盖整机和系统所要求的频率范围；VCO1和VCO2的相位噪声指标及谐波指标满足系统指标要求；VCO1和VCO2调谐灵敏度相近；VCO1和VCO2在指定的频率范围内对应的调谐电压范围相近。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型相对于现有技术，兼顾了硬件成本小、没有由于倍频器的引入导致对信号相位噪声、杂散和频率分辨率等指标的恶化，有效实现了宽扫频、高相位噪声的信号源的频率合成。

附图说明

图1为传统锁相环路原理图；

图2为现有技术中一种用于宽扫频信号源频率合成的电路原理图；

图3为现有技术中另一种用于宽扫频信号源频率合成的电路原理图；

图4为本实用新型的基于双VCO的超宽带频率合成器的原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的基于双VCO的超宽带频率合成器进行详细说明。

如图4所示，本实用新型采用一个锁相环路驱动两个VCO的频率合成的技术方案，解决宽扫频、高相位噪声信号源的频率合成问题。

实施例1

本实施例的基于双VCO的超宽带频率合成器包括参考时钟电路、鉴相器、滤波器1、滤波器2、开关1、开关2、VCO1、VCO2和分频器。

参考时钟电路输出参考信号进入鉴相器给锁相环提供参考，该信号和VCO分频后的反馈信号进入鉴相器鉴相；鉴相器输出的误差信号经过滤波器1滤波后进入开关1，根据开关1/开关2的控制情况选择是否经过滤波器2滤波：当要求锁相速度快、电气指标要求较低时开关1/开关2选择VCO1通路，当对锁相速度无要求、但电气指标要求较高时开关1/开关2选择VCO2通路。

在VCO1通路中，信号只通过VCO1，输出至分频器分频，分频信号反馈至上述鉴相器；在VCO2通路中，信号先经过滤波器2滤波，再通过VCO2，输出至分频器分频，分频信号反馈至上述鉴相器。

实施本实施例的技术方案时，首先要根据需求确定两个VCO的选型，指标要满足如下的要求：①两个VCO要能够覆盖整机或系统所要求的频率范围，如系统要求5GHz-10GHz的频率范围，可以选用5GHz--8GHz和8GHz--10GHz两个VCO（两个VCO在8GHz附近应会有频率交集）；②两个VCO的相位噪声及谐波等指标要满足系统的要求；③两个VCO调谐灵敏度相差不宜过大。④两个VCO在指定的频率范围内对应的调谐电压范围不宜相差过大。

VCO型号确定之后进行环路滤波器的仿真设计，下面以常用的无源三阶环路滤波器为例来说明该过程。在两个VCO频率交集处选择合适的频率点作为开关切换点，设计时可以根据这个频率切换点把一个双VCO电路当做两个锁相环路来设计滤波器。这两次仿真设计中，采用的鉴相器及分频器模型指标应该一致，根据VCO指标的不同仿真出两个环路低通滤波器，分别对应两个VCO。在这两个滤波器中选择那个带宽较宽的滤波器作为两个VCO环路滤波器的公共部分，如图四中滤波器1部分所示，该框图假定以VCO1作为环路的VCO时仿真得到的环路滤波器带宽较宽。然后再重新设计以VCO2作为环路VCO的低通滤波器，此次设计时以公共滤波器滤波器1部分为基础，里面的元器件值固定在后面增加一级滤波滤波器2，增加的元器件值为变量，重新仿真设计。滤波器1和滤波器2仿真完成后再选用一个开关并按照图4所示的方式将他们连接构成双VCO锁相环。若前两次仿真滤波器指标相差不大则可以省去后面滤波器2部分。

所述开关1和开关2由整机CPU控制，CPU通过整机该输出的频率判断开关的状态，原理图中的两个开关状态要一致即用滤波器1时保证VCO1信号通过开关，用滤波器1+滤波器2时保证VCO2的信号通过开关去鉴相。

采用该方案后硬件成本要比第一种传统方案小很多，且没有第二种方案中因为倍频器的引入导致对信号相位噪声，杂散和频率分辨率等指标的恶化环节，可以说集成了两种传统方案的优点。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于：VCO的数量为n个，滤波器的数量也为n个，n≥2，鉴相器输出的误差信号经过滤波器1滤波后进入开关1，根据开关1/开关2的控制情况选择VCO通路：

若开关选择VCO1通路，信号只通过VCO1，输出至分频器分频，分频信号反馈至上述鉴相器；若开关选择VCOn通路，信号先经过滤波器n滤波，再通过VCOn，输出至分频器分频，分频信号反馈至上述鉴相器。

Claims

1.—种基于双VCO的超宽带频率合成器，包括参考时钟电路、鉴相器、滤波器、开关、VCO和分频器，其特征在于：

开关包括开关1和开关2，VCO包括VCO1、VCO2、…、VCOn，n≥2，滤波器包括滤波器1、滤波器2、…、滤波器n，n≥2；

参考时钟电路输出参考信号进入鉴相器给锁相环提供参考，该信号和VCO分频后的反馈信号进入鉴相器鉴相；鉴相器输出的误差信号经过滤波器1滤波后进入开关1，根据开关1/开关2的控制情况选择VCO通路：若开关选择VCO1通路，信号只通过VCO1，输出至分频器分频，分频信号反馈至上述鉴相器；若开关选择VCOn通路，信号先经过滤波器n滤波，再通过VCOn，输出至分频器分频，分频信号反馈至上述鉴相器。

2.根据权利要求1所述的基于双VCO的超宽带频率合成器，其特征在于：n＝2。