CN205092849U

CN205092849U - 一种x波段频率合成器

Info

Publication number: CN205092849U
Application number: CN201520934052.6U
Authority: CN
Inventors: 尹红波; 李希密; 韦炜
Original assignee: Yangzhou Haike Electronic Technology Co Ltd
Current assignee: Yangzhou Haike Electronic Technology Co Ltd
Priority date: 2015-11-21
Filing date: 2015-11-21
Publication date: 2016-03-16
Anticipated expiration: 2025-11-21

Abstract

本实用新型涉及一种X波段频率合成器，包括晶振电路、直接数字式频率合成器、前端变频模块和后端变频模块，其中：晶振电路分别与前端变频模块和后端变频模块相连；前端变频模块分别与晶振电路、直接数字式频率合成器和后端变频模块相连；后端变频模块分别与晶振电路和前端变频模块相连；直接数字式频率合成器与前端变频模块相连。本实用新型提供的X波段频率合成器，器件内部采用多次变频滤波，电路设计更加合理，有效地解决了当前市面上常见的频率合成器的缺点，使得输出信号在9.2-9.9GHz范围内，杂散≤-75dBc，相位噪声≤-100dBc/Hz1kHz，频率切换速度≤200nS，频率步进为1MHz，可以很好地满足实际应用的需要。

Description

一种X波段频率合成器

技术领域

本实用新型属于微波通信技术领域，具体涉及一种X波段频率合成器。

背景技术

X波段频率合成器是一种主要用于微波通信、雷达、电子对抗和制导仪器等电子系统设备中的电子部件，描述这种产品性能的主要技术指标有：1)输出信号杂散；2)输出信号相位噪声；3)输出频率切换速度；4)输出频率步进。当前市场上该种X波段频率合成器的同类产品，一般采用锁相环电路(PLL)或选用分立的低频窄带直接数字式频率合成器(DDS)加单个的倍频混频联合实现，前者的主要缺点有：1)输出信号杂散差，一般为-65dBc；2)输出信号相位噪声大，一般为-85dBc；3)输出频率切换时间长，一般为100uS；4)输出频率步进大，一般为10MHz(如果步进1MHz，杂散及相噪更差)；后者的主要缺点是输出频带宽度和杂散相互制约。

实用新型内容

针对上述现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种可避免出现上述技术缺陷的X波段频率合成器。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种X波段频率合成器，包括晶振电路、直接数字式频率合成器、前端变频模块和后端变频模块，其中：

所述晶振电路分别与所述前端变频模块和所述后端变频模块相连；

所述前端变频模块分别与所述晶振电路、所述直接数字式频率合成器和所述后端变频模块相连；

所述后端变频模块分别与所述晶振电路和所述前端变频模块相连；

所述直接数字式频率合成器与所述前端变频模块相连。

进一步地，所述晶振电路包括恒温晶振、三功分器、2倍频器和4分频器，其中：所述恒温晶振与所述三功分器相连，所述三功分器与所述2倍频器相连，所述2倍频器与所述4分频器相连。

进一步地，所述恒温晶振为FCOX7-028。

进一步地，所述前端变频模块包括1个谐波谱发生器、1个混频器、4个滤波器、2个四路开关滤波器组、6个放大器、1个二功分器和1个二分频器。

进一步地，所述后端变频模块包括1个二功分器、1个二倍频器、1个谐波谱发生器、1个三路开关滤波器组、3个混频器、7个放大器和5个滤波器。

本实用新型提供的X波段频率合成器，器件内部采用多次变频滤波，电路设计更加合理，有效地解决了当前市面上常见的频率合成器的缺点，使得输出信号在9.2-9.9GHz范围内，杂散≤-75dBc，相位噪声≤-100dBc/Hz1kHz，频率切换速度≤200nS，频率步进为1MHz，可以很好地满足实际应用的需要。

附图说明

图1是本实用新型的整个电路结构框图；

图2是本实用新型的晶振电路结构框图；

图3是本实用新型的直接数字式频率合成器(DDS)电路结构框图；

图4是本实用新型的前端变频模块电路结构框图；

图5是本实用新型的后端变频模块电路结构框图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，一种X波段频率合成器，包括晶振电路、直接数字式频率合成器、前端变频模块和后端变频模块，其中：所述晶振电路分别与所述前端变频模块和所述后端变频模块相连；所述前端变频模块分别与所述晶振电路、所述直接数字式频率合成器和所述后端变频模块相连；所述后端变频模块分别与所述晶振电路和所述前端变频模块相连；所述直接数字式频率合成器与所述前端变频模块相连。所述晶振电路为120MHz晶振电路。

120MHz晶振电路输出60MHz和120MHz信号，它给整个电路提供参考频率信号，该晶振相位噪声≤-160dBc/Hz1kHz，最终输出信号的相位噪声主要取决于该晶振信号的相位噪声。120MHz晶振电路输出120MHz晶振信号给前端变频模块和后端变频模块，前端变频模块内部将120MHz晶振信号转换为2880MHz信号输出给直接数字式频率合成器(DDS)，使得直接数字式频率合成器(DDS)输出140MHz～200MHz信号，该140MHz～200MHz信号再返回输入给前端变频模块，使得前端变频模块最终输出1060～1300MHz的中频信号，该中频信号和60MHz、120MHz晶振信号同时输入给后端变频模块，后端变频模块通过内部转换，最终输出射频信号9.2～9.9GHz。

如图2所示，120MHz晶振电路由一个恒温晶振模块FCOX7-028、1个三功分器AD3PS-1+、1个2倍频器和1个4分频器组成，给整个X波段频率合成器供参考频率信号。恒温晶振模块输出120MHz信号，经过三功分器功分三路，其中两路直接输出120MHz信号给前端变频模块和后端变频模块，另一路经过2倍频器AMK-2-13+后再经4分频器HMC426MS8E输出60MHz信号给后端变频模块。该恒温晶振模块FCOX7-028的频率稳定度为±0.05ppm，输出功率为10dBm，杂散为-100dBc，相位噪声为-160dBc/Hz1KHz。最终输出信号的相位噪声主要取决于该晶振信号的相位噪声。

如图3所示，直接数字式频率合成器(DDS)采用的是一款ADI公司的DDS芯片AD9914，输入来自前端变频模块的2880MHz信号做参考，功率为3±2dBm，输出140-200MHz信号，功率为-3±2dBm。AD9914是一款带12位DAC的直接数字频率合成器(DDS)。该器件采用先进的DDS技术，连同高速、高性能数模转换器，构成数字可编程的完整高频合成器，能够产生高达1.4GHz的频率捷变模拟输出正弦波。AD9914具有快速跳频和精密调谐分辨率(64位采用可编程模数模式)。这款器件还实现了快速相位与幅度跳跃功能。频率调谐和控制字通过串行或并行I/O端口载入AD9914(本实施例采用的是快速的并行控制)。它还支持在用户定义线性扫描模式下工作，可产生频率、相位或幅度的线性扫描波形。AD9914包含一个高速32位并行数据输入端口，可支持极性调制方案的高数据率以及相位、频率和幅度调谐字的快速编程。

AD9914的相位截断、幅度量化和D/A转换的非线性产生的杂散由芯片内部决定，外界无法改变。我们设计只有改善电源上带来的杂散信号，输入+5V电压先由六孔磁珠和100uF钽电容滤波，再有低噪声的线性稳压器稳压输出。芯片的互补输出端用巴伦转换也可以降低杂散，另我们选取输出频率较低，频段较窄，杂散最优的输出频段140～200MHz，使得最终射频输出杂散尽量小。

该单元电路主要指标：输出频率140～200MHz，频率步进1MHz，输出功率-3±2dBm，输出杂散≤-75dBc，七位并行码控制。

如图4所示，前端变频模块主要包括1个120MHz谐波谱发生器COMB1-034、4个滤波器、2个四路开关滤波器组、1个混频器SYM-30DHW、1个二功分器、1个二分频器HMC432E及6个放大器。

各级滤波器指标如下：

从120MHz晶振电路输出的120MHz信号进入该模块，首先经过谐波谱发生器，再经过一个滤波器(2.52-2.88GHz)、一个放大器、二功分器后，一路经过一个2.88GHz滤波器、一个放大器输出2880MHz信号给直接数字式频率合成器(DDS)做参考信号，另一路经过一个四路开关滤波组滤出四个频点2520MHz、2640MHz、2760MHz、2880MHz信号，然后经一个放大器、二分频器、一个滤波器(LFCN-1400+)、再经过一个放大器后进入混频器与来自直接数字式频率合成器(DDS)的140～200MHz信号(该信号经过一个170MHz滤波器进入混频器)混频产生1060～1300MHz信号，该信号经过一个放大器、一个四路开关滤波器组滤波后再经一个放大器，输出1060～1300MHz的信号。

该单元电路主要指标：输出频率为2.88GHz，输出功率为3±2dBm，输出杂散≤-80dBc，输出频率为1060～1300MHz，输出功率为0±2dBm，输出杂散≤-80dBc。

如图5所示，后端变频模块包括1个二功分器SBTC-2-10L+、1个2倍频器AMK-2-13+、1个240MHz谐波谱发生器COMB1-036、1个三路开关滤波器组、3个混频器(2个HMC558LC3B、1个ADE-35MH)、5个滤波器和7个放大器组成。

各级滤波器指标如下：

序号	中心频率	-1dB带宽	中心(f0)插损	带外抑制
					1	240MHz	≥12MHz	≤4dB	≥80dBcf0±120MHz
2	1560MHz	≥25MHz	≤4dB	≥85dBcf0±120MHz
					3	1620MHz	≥6MHz	≤6dB	≥80dBcf0±60MHz
4	8880MHz	≥30MHz	≤4.5dB	≥85dBcf0±120MHz
					5	9120MHz	≥30MHz	≤4.5dB	≥85dBcf0±120MHz
6	9360MHz	≥30MHz	≤4.5dB	≥85dBcf0±120MHz
					7	7925MHz	≥700MHz	≤2dB	≥80dBcf0±165MHz
8	9550MHz	≥710MHz	≤2dB	≥80dBcf0±165MHz

从120MHz晶振电路输出的120MHz信号进入该模块，首先经过二功分器功分出2路120MHz信号，一路依次经过2倍频器、一个放大器、一个滤波器(240MHz)、谐波谱发生器、三路开关滤波组后滤出8880MHz、9120MHz、9360MHz三个点频信号，然后经过一个放大器进入一个混频器(HMC558LC3B)与来自前端变频模块的1060～1300MHz信号混频产生7580～8280MHz信号，该信号经过一个滤波器(7925MHz)、一个放大器后再进入一个混频器(HMC558LC3B)。二功分器功分出的另一路120MHz信号经过一个放大器(NBB500)后再经过一个1560MHz滤波器滤出一个1560MHz点频信号，该信号经过一个放大器进入一个混频器(ADE-35MH)与来自120MHz晶振电路输出的60MHz信号混频产生1620MHz信号，该信号经一个放大器、一个滤波器(1620MHz)后进入一个混频器(HMC558LC3B)与之前产生的7580～8280MHz信号混频产生9200～9900MHz信号，然后经过一个滤波器(9550MHz)、一个放大器输出最终需要的9200～9900MHz信号。

该单元电路主要指标：输出频率为9200～9900MHz，输出功率≥15dBm，输出杂散≤-75dBc，相位噪声≤-100dBc/Hz1KHz。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种X波段频率合成器，其特征在于，包括晶振电路、直接数字式频率合成器、前端变频模块和后端变频模块，其中：

所述直接数字式频率合成器与所述前端变频模块相连。

2.根据权利要求1所述的X波段频率合成器，其特征在于，所述晶振电路包括恒温晶振、三功分器、2倍频器和4分频器，其中：所述恒温晶振与所述三功分器相连，所述三功分器与所述2倍频器相连，所述2倍频器与所述4分频器相连。

3.根据权利要求2所述的X波段频率合成器，其特征在于，所述恒温晶振为FCOX7-028。

4.根据权利要求1所述的X波段频率合成器，其特征在于，所述前端变频模块包括1个谐波谱发生器、1个混频器、4个滤波器、2个四路开关滤波器组、6个放大器、1个二功分器和1个二分频器。

5.根据权利要求1所述的X波段频率合成器，其特征在于，所述后端变频模块包括1个二功分器、1个二倍频器、1个谐波谱发生器、1个三路开关滤波器组、3个混频器、7个放大器和5个滤波器。