CN203596814U

CN203596814U - 采用亚倍频程带通滤波器的射频dds信号源

Info

Publication number: CN203596814U
Application number: CN201320736655.6U
Authority: CN
Inventors: 陈永泰; 黄杨; 陈亮; 程龙; 孙长景; 唐静; 王志明; 臧滨; 张静
Original assignee: Wuhan University of Technology WUT
Current assignee: Wuhan University of Technology WUT
Priority date: 2013-11-20
Filing date: 2013-11-20
Publication date: 2014-05-14
Anticipated expiration: 2023-11-20

Abstract

本实用新型公开了一种采用亚倍频程带通滤波器的射频DDS信号源，其主要由DDS模块、控制模块、分波段数控开关、亚倍频程滤波器、固定增益放大器和数控衰减器组成。在控制模块的控制下，DDS模块产生频率范围为50MHz～400MHz的射频信号，通过分波段数控开关选择四路亚倍频程带通滤波器中的一路滤波器滤除杂散，再经过固定增益放大器、数控衰减器和缓冲放大处理后输出。本实用新型采用四路亚倍频程带通滤波器代替现行普遍采用的低通滤波器，滤除DDS信号源输出的倍频谐波分量。其滤除效果优于低通滤波器，极大的改善了输出信号的频谱特性，很好的降低了边带寄生分量并增大了输出幅度的动态范围。

Description

采用亚倍频程带通滤波器的射频DDS信号源

技术领域

本实用新型涉及高精度射频信号源信号产生与处理电路，特别针对采用亚倍频程带通滤波器的射频DDS信号源的设计。

背景技术

直接数字频率合成（DDS）有着极快的频率切换速度、极高的频率分辨率、较低的相位噪声等优点，随着DDS芯片技术的成熟，其在集成化方面进一步提升，一片DDS芯片不仅仅只是含有相位累加器、ROM查询表、DA转换等核心部分，同样也集成了锁相倍频电路，它产生的附加相位漂移会直接影响DDS的输出相噪。同时也存在着产生很多杂散谐波频率与噪声、需要高性能滤波器系统来平滑处理信号等缺点。

目前，所有的用于滤除DDS信号源输出频率杂散的滤波器都是一路低通滤波器，对滤除DDS输出工作频率中的杂散分量有效，而由于低通滤波器的频率范围宽，复盖系数大，DDS输出频率中的倍频谐波在其通带范围内，故其谐波杂散完全不能滤除，导致DDS输出信号的频谱纯度恶化，故需采用更好的滤波方案。

亚倍频带通滤波器的最高截止频率与最低截止频率之比小于2，从而能够有效地滤除工作信号频率中的倍频谐波杂散分量。采用亚倍频带通滤波器设计射频DDS信号源时，为了满足DDS频率范围宽的要求，需设计多路亚倍频带通滤波器，通过分路选择器，覆盖DDS的工作频率范围。同时，后续的固定增益控制模块和数控衰减器可以改变信号的输出幅度，增大了输出幅度的动态范围。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种采用亚倍频程带通滤波器的射频DDS信号源，以解决现有技术存在的缺陷。

本实用新型解决其技术问题的技术方案是：主要由DDS模块、控制模块、分波段数控开关、亚倍频程滤波器、固定增益放大器和数控衰减器组成。在控制模块的控制下，DDS模块产生频率范围为50MHz～400MHz的射频信号，通过分波段数控开关选择四路亚倍频程带通滤波器中的一路滤波器滤除杂散，再经过固定增益放大器、数控衰减器和缓冲放大处理后输出。

所述的DDS模块输出经过亚倍频程带通滤波器后，芯片内部的锁相倍频电路附加的相位噪声、以及信号输出时夹杂的倍频谐波干扰都被有效滤除，固定增益放大器和数控衰减器可以提高幅度的调节范围，使输出信号的无杂散范围更大。

本实用新型与现有技术相比，主要有以下的优点：

采用亚倍频程带通滤波器的射频DDS信号源的设计，采用最高截止频率与最低截止频率之比小于2的四路带通滤波器，通过分波段数控开关选择四路亚倍频程带通滤波器中的一路滤波器来滤除杂散，这样能够有效地滤除DDS输出工作频率中的杂散以及其通带范围内的倍频谐波杂散分量。后续的固定增益控制器和数控衰减器可以改变信号的输出幅度，增大无杂散范围。

本实用新型测试结果如下：

亚倍频带通滤波器的波段范围分别为：45、5MHz～85、5MHz，83、5MHz～142、5MHz，145MHz～265MHz，260MHz～403MHz，使DDS输出频率为100MHz、功率为0dBm的信号时，采用截止频率为400MHz的低通滤波器滤波，其2次谐波分量为-25dBm；采用分路亚倍频程带通滤波器时其2次谐波分量为-56dBm，相对于原低通滤波器，亚倍频带通滤波器对2次谐波的抑制能力提高了31dB；幅度可调节范围为0～60dB。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构框图。

图2是本实用新型的亚倍频程带通滤波器电路框图。

图3是本实用新型的分路亚倍频程带通滤波器、固定增益放大器和数控衰减器电路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

本实用新型专利采用亚倍频程带通滤波器的射频DDS信号源，其结构图如图1所示。

本实用新型提供的采用亚倍频程带通滤波器的射频DDS信号源，它包括DDS模块、控制模块、分波段数控开关、亚倍频程滤波器、固定增益放大器和数控衰减器组成。在控制模块的控制下，DDS模块产生频率范围为50MHz～400MHz的射频信号，通过分波段数控开关选择四路亚倍频程带通滤波器中的一路滤波器滤除杂散，再经过固定增益放大器、数控衰减器和缓冲放大处理后输出。

所述亚倍频程带通滤波器的一个单元电路结构如图2所示，亚倍频程带通滤波器的设计主要有两种方案可供选择：一种是电容耦合谐振器式带通滤波器，该滤波器在谐振LC电路之间加入了一个耦合电容，以此为一个滤波单元，数个滤波单元串联组成带通滤波器，滤波单元个数越多，滤波器截止特性越好。另一种是根据定K型归一化LPF（低通滤波器）的数据来设计BPF（带通滤波器），该滤波器是以低通滤波器为基础，通过合适的电路变换来达到带通滤波的效果，基础低通滤波器阶数越高，滤波器截止性能越好。经过原件测试与ADS（Advanced Design System）仿真，决定采用根据定K型归一化低通滤波器的数据来设计带通滤波器，考虑到信号为DDS信号源的输出，为使信号在带内波动小，采用通带平坦且易于实现的巴特沃斯型低通滤波器，再通过进一步仿真测试与单元电路调试，选定以4阶巴特沃斯型滤波器作为滤波电路。在分波段数控开关的控制下，根据频率大小选通一路亚倍频程带通滤波器来滤除DDS滤波器的杂散。50MHz～400MHz的频率信号通过计算，分45MHz～85MHz，85MHz～145MHz，145MHz～265MHz，260MHz～400MHz四路选通。上级DDS模块与下级亚倍频程带通滤波器模块的特征阻抗均为50欧姆。

所述分路亚倍频程带通滤波器、固定增益放大器和数控衰减器的结构如图3所示，包括控制模块、4路带通滤波器、固定增益放大器、数控衰减器。DDS输出信号通过两片分波段开关芯片控制选通频段，之后经过带通滤波器，固定增益放大器和数控衰减器进一步调节信号，固定增益放大器选用GALI-7x系列芯片，此系列放大器具有较高的动态范围，并能有效防止静电干扰与信号瞬变。衰减器选用HMC-3xx系列衰减芯片，此系列芯片在控制模块的控制下，可以较大范围的调节信号幅度，且衰减精度达到1db，再经缓冲放大处理后输出，很好的降低了边带寄生分量并增大了输出幅度的动态范围。

本实用新型采用亚倍频程带通滤波器的射频DDS信号源，其工作过程是：在控制模块的控制下，DDS模块产生频率范围为50MHz～400MHz的射频信号，通过分波段数控选择四路亚倍频程带通滤波器中的一路滤波器滤除杂散，再经过固定增益放大器、数控衰减器和缓冲放大处理后输出。本实用新型采用四路亚倍频程带通滤波器代替现行普遍采用的低通滤波器，滤除DDS信号源输出的倍频谐波分量。其滤除效果优于低通滤波器，极大的改善了输出信号的频谱特性，很好的降低了边带寄生分量并增大了输出幅度的动态范围。

Claims

1.一种采用亚倍频程带通滤波器的射频DDS信号源，其特征是由DDS模块、控制模块、分波段数控开关、亚倍频程滤波器、固定增益放大器和数控衰减器组成；在控制模块的控制下，DDS模块产生频率范围为50MHz～400MHz的射频信号，通过分波段数控开关选择四路亚倍频程带通滤波器中的一路滤波器滤除杂散，再经过固定增益放大器、数控衰减器和缓冲放大处理后输出。

2.根据权利要求1所述的采用亚倍频程带通滤波器的射频DDS信号源，其特征在于亚倍频程滤波器由巴特沃斯型带通滤波器构成，该带通滤波器的波段覆盖系数小于2，滤除了DDS信号源输出的谐波分量；巴特沃斯型带通滤波器通带衰减特性平坦且易于设计，设计的4阶巴特沃斯型滤波器有较好的截止特性。

3.根据权利要求1所述的采用亚倍频程带通滤波器的射频DDS信号源，其特征在于根据工作频率采用分波段数控开关芯片采用四路亚倍频程带通滤波器中的一路，分波段滤除50MHz～400MHz频率范围内的杂散，四路组合代替了原低通滤波器，射频DDS信号中的谐波分量得到有效抑制的。

4.根据权利要求1所述的采用亚倍频程带通滤波器的射频DDS信号源，其特征在于用采用宽带固定增益放大器对己滤波信号进行放大处理，增益稳定且带内波动小。

5.根据权利要求1所述的采用亚倍频程带通滤波器的射频DDS信号源，其特征在于用数控衰减器调节输出幅度，可以提高了输出幅度的动态范围。