CN207926563U - 一种新型高速宽带低相噪微波源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种新型高速宽带低相噪微波源，包括屏蔽腔体和基板，所述基板上载有微波电路和数字电路，所述微波电路包括晶振、锁相环电路、多点频本振电路和倍频滤波电路，所述数字电路包括电源供给电路、可编程逻辑器件外围电路和DDS电路，所述电源供给电路和所述可编程逻辑器件外围电路分别与所述微波电路连接。本实用新型把直接数字频率合成（DDS）当参考与多点频下变频锁相相结合设计以实现低相位噪声，捷变频，宽带等高性能指标。
Description
技术领域
本实用新型涉及射频和微波电子领域，特别是一种新型高速宽带低相噪微波源。
背景技术
高相噪的频率信号源是现代射频和微波电子系统的心脏，其性能直接影响整个电子系统。 随着无线电技术的发展,特别是在现代复杂电磁环境中，要提高接收机的信号截获能力和动态范围，需对频率合成器进行捷变频和低相噪设计；其中传统的高相噪频率源是由DRO和YIG经过模拟鉴相器其中锁相输出得到；DRO的缺点是无法实现宽带多频点，所以DRO在点频工作时具有很大的优势；YIG的缺点是成本高、锁相时间慢。由于其高昂的成本、锁相频率带宽窄、体积大、频率步进大的特点，所以在结构加工，材料的焊接工艺等方面很难保证相关技术要求，或者就是结构复杂不容易调试，大批量生产受到限制。同时再很多应用中，捷变，宽带，低相噪不能兼得。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种新型高速宽带低相噪微波源。
本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：
一种新型高速宽带低相噪微波源，包括屏蔽腔体和基板，所述基板设置于所述屏蔽腔体内部，所述基板上载有微波电路和数字电路；
所述微波电路包括晶振、锁相环电路、多点频本振电路和倍频滤波电路；
所述锁相环电路包括超低相噪数字鉴相器、第一低通滤波器、压控振荡器、第一混频器和第二低通滤波器，所述超低相噪数字鉴相器的输出端通过所述第一低通滤波器连接到所述压控振荡器的输入端，所述压控振荡器的第一输出端连接到所述第一混频器的第一输入端，所述第一混频器的输出端通过所述第二低通滤波器连接回所述超低相噪数字鉴相器的第一输入端；
所述多点频本振电路包括第二倍频器、第一带通滤波器、开关、分频器、第三低通滤波器、第二混频器和第二带通滤波器，所述晶振的第二输出端经过所述第二倍频器连接到所述第一带通滤波器的输入端，所述第一带通滤波器的第一输出端与所述开关的第一输入端连接，所述第一带通滤波器的第二输出端与所述第二混频器的第一输入端连接，所述晶振的第三输出端依次经过所述分频器和第三低通滤波器连接到所述第二混频器的第二输入端，所述第二混频器的输出端经过所述第二带通滤波器连接到所述开关的第二输入端，所述开关的输出端与所述第一混频器的第二输入端连接；
所述倍频滤波电路包括第三倍频器和第三带通滤波器，所述压控振荡器的第二输出端经过所述第三倍频器连接到所述第三带通滤波器的输入端，输出信号由所述第三带通滤波器的输出端输出；
所述数字电路包括电源供给电路、可编程逻辑器件外围电路和DDS电路；
所述DDS电路包括第一倍频器、声表滤波器和直接数字频率合成器，所述晶振的第一输出端依次经过所述第一倍频器、声表滤波器和直接数字频率合成器连接到所述超低相噪数字鉴相器的第二输入端；
所述电源供给电路和所述可编程逻辑器件外围电路分别与所述微波电路连接。
进一步地，所述屏蔽腔体为一个整体，所述屏蔽腔体分为A面和B面，所述A面安装所述数字电路，所述B面安装所述微波电路；由于倍频器部分和带通滤波器比较特殊，对屏蔽盒体的屏蔽效果要求高，若屏蔽效果做的不好容易出现干扰和杂讯，所述B面腔体分为多个小腔，所述小腔用于隔开不同部分的微波电路，减少干扰和杂讯；各个部分的电路通过所述基板上的微带线连接。
进一步地，所述基板为高介电常数罗杰斯覆铜箔基板，其为国产微波板，介电常数宽，并具有优异的机械、化学和物理电气性能。
进一步地，为了进一步缩小体积，使组件更紧凑，所述第一混频器、第二混频器、超低相噪数字鉴相器、压控振荡器、开关、第一带通滤波器、第二带通滤波器、第三带通滤波器和第三倍频器均为表贴封装的MMIC芯片，这就可以极大减小整个电路体积，便于组件的小型化设计。
进一步地，所述压控振荡器和第一混频器接有一个放大器，所述放大器用于增加压控振荡器输出的隔离度。
进一步地，所述第一倍频器和第二倍频器均为阶跃二极管，阶跃二极管是一种具有很强非线性导电特性的二极管元件，它的谐波产生效率可以接近1/n，这里n表示谐波次数。
进一步地，所述晶振为恒温晶振，其振荡频率稳定，可补偿因温度变化产生漂移，性能更稳定。
进一步地，所述屏蔽腔体为铝制屏蔽腔体，铝是一种成本较低，且同比其他低成本金属绝缘性较好的介质。
本实用新型具有以下优点：
直接数字频率合成本身具备低相噪，捷变频，细步进等特点。采用直接数字频率合成（DDS）做参考，能使整个环路具有低相噪，捷变频，细步进等特点。
鉴相器采用超低相噪差分输出式直接数字鉴相器，保证了最大限度地减小环路附加噪声。
混频器下变频锁相能使锁相环路的分频比降小，从而减小额外的附加相位噪声；作为本实用新型的一种改进，创新使用了多点频做本振，环路分频比更小，额外附加相位噪声更低，输出带宽更宽；多点频采用倍频分频技术，也能最大限度地降低额外附加相位噪声。
作为本实用新型的一种改进，创新地把直接数字频率合成与多点频下变频锁相相结合，使本设计具有低相位噪声，捷变频，宽带等优点。变频时间能达到1us以内，相位噪声能达到-114dBc/Hz@10KHz@6GHz，步进能实现0.23Hz的小步进变频。
附图说明
图1 为本实用新型的微波电路示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步的描述，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。
实施例1：
如图1所示，一种新型高速宽带低相噪微波源，包括屏蔽腔体和基板，所述基板设置于所述屏蔽腔体内部，所述基板上载有微波电路和数字电路；
所述微波电路包括晶振、锁相环电路、多点频本振电路和倍频滤波电路；
所述锁相环电路包括超低相噪数字鉴相器、第一低通滤波器、压控振荡器、第一混频器和第二低通滤波器，所述超低相噪数字鉴相器的输出端通过所述第一低通滤波器连接到所述压控振荡器的输入端，所述压控振荡器的第一输出端连接到所述第一混频器的第一输入端，所述第一混频器的输出端通过所述第二低通滤波器连接回所述超低相噪数字鉴相器的第一输入端；
所述多点频本振电路包括第二倍频器、第一带通滤波器、开关、分频器、第三低通滤波器、第二混频器和第二带通滤波器，所述晶振的第二输出端经过所述第二倍频器连接到所述第一带通滤波器的输入端，所述第一带通滤波器的第一输出端与所述开关的第一输入端连接，所述第一带通滤波器的第二输出端与所述第二混频器的第一输入端连接，所述晶振的第三输出端依次经过所述分频器和第三低通滤波器连接到所述第二混频器的第二输入端，所述第二混频器的输出端经过所述第二带通滤波器连接到所述开关的第二输入端，所述开关的输出端与所述第一混频器的第二输入端连接；
所述倍频滤波电路包括第三倍频器和第三带通滤波器，所述压控振荡器的第二输出端经过所述第三倍频器连接到所述第三带通滤波器的输入端，输出信号由所述第三带通滤波器的输出端输出；
所述数字电路包括电源供给电路、可编程逻辑器件外围电路和DDS电路；
所述DDS电路包括第一倍频器、声表滤波器和直接数字频率合成器，所述晶振的第一输出端依次经过所述第一倍频器、声表滤波器和直接数字频率合成器连接到所述超低相噪数字鉴相器的第二输入端；
所述电源供给电路和所述可编程逻辑器件外围电路分别与所述微波电路连接。
进一步地，所述屏蔽腔体为一个整体，所述屏蔽腔体分为A面和B面，所述A面安装所述数字电路，所述B面安装所述微波电路；由于倍频器部分和带通滤波器比较特殊，对屏蔽盒体的屏蔽效果要求高，若屏蔽效果做的不好容易出现干扰和杂讯，所述B面腔体分为多个小腔，所述小腔用于隔开不同部分的微波电路，减少干扰和杂讯；各个部分的电路通过所述基板上的微带线连接。
进一步地，所述基板为高介电常数罗杰斯覆铜箔基板，其为国产微波板，介电常数宽，并具有优异的机械、化学和物理电气性能。
进一步地，为了进一步缩小体积，使组件更紧凑，所述第一混频器、第二混频器、超低相噪数字鉴相器、压控振荡器、开关、第一带通滤波器、第二带通滤波器、第三带通滤波器和第三倍频器均为表贴封装的MMIC芯片，这就可以极大减小整个电路体积，便于组件的小型化设计。
进一步地，所述压控振荡器和第一混频器接有一个放大器，所述放大器用于增加压控振荡器输出的隔离度。
进一步地，所述第一倍频器和第二倍频器均为阶跃二极管，阶跃二极管是一种具有很强非线性导电特性的二极管元件，它的谐波产生效率可以接近1/n，这里n表示谐波次数。
进一步地，所述晶振为恒温晶振，其振荡频率稳定，可补偿因温度变化产生漂移，性能更稳定。
进一步地，所述屏蔽腔体为铝制屏蔽腔体，铝是一种成本较低，且同比其他低成本金属绝缘性较好的介质。
实施例2：
如图1所示，一种新型高速宽带低相噪微波源，包括屏蔽腔体和基板，所述基板设置于所述屏蔽腔体内部，所述基板上载有微波电路和数字电路；
所述微波电路包括晶振、锁相环电路、多点频本振电路和倍频滤波电路；
所述锁相环电路包括超低相噪数字鉴相器、第一低通滤波器、压控振荡器、第一混频器和第二低通滤波器，所述超低相噪数字鉴相器的输出端通过所述第一低通滤波器连接到所述压控振荡器的输入端，所述压控振荡器的第一输出端连接到所述第一混频器的第一输入端，所述第一混频器的输出端通过所述第二低通滤波器连接回所述超低相噪数字鉴相器的第一输入端；
所述多点频本振电路包括第二倍频器、第一带通滤波器、开关、分频器、第三低通滤波器、第二混频器和第二带通滤波器，所述晶振的第二输出端经过所述第二倍频器连接到所述第一带通滤波器的输入端，所述第一带通滤波器的第一输出端与所述开关的第一输入端连接，所述第一带通滤波器的第二输出端与所述第二混频器的第一输入端连接，所述晶振的第三输出端依次经过所述分频器和第三低通滤波器连接到所述第二混频器的第二输入端，所述第二混频器的输出端经过所述第二带通滤波器连接到所述开关的第二输入端，所述开关的输出端与所述第一混频器的第二输入端连接；
所述倍频滤波电路包括第三倍频器和第三带通滤波器，所述压控振荡器的第二输出端经过所述第三倍频器连接到所述第三带通滤波器的输入端，输出信号由所述第三带通滤波器的输出端输出；
所述数字电路包括电源供给电路、可编程逻辑器件外围电路和DDS电路；
所述DDS电路包括第一倍频器、声表滤波器和直接数字频率合成器，所述晶振的第一输出端依次经过所述第一倍频器、声表滤波器和直接数字频率合成器连接到所述超低相噪数字鉴相器的第二输入端；
所述电源供给电路和所述可编程逻辑器件外围电路分别与所述微波电路连接。
其中直接数字频率合成器的频率为50MHz-100MHz，压控振荡器的频率为500MHz-750 MHz，第一倍频器为10倍频，晶振输出信号频率为100MHz，第二倍频器的倍频数有4倍频、5倍频和6倍频，开关的频率选项有450MHz、500MHz、550MHz、600MHz和650MHz，分频器为2分频，第三倍频器的倍频数有2倍频、3倍频和4倍频；调试后的优化输出频率为2-6GHz，输出功率为+10dBm，相位噪声为-104 dBc/Hz@10KHz@6GHz或-114 dBc/Hz@10KHz@6GHz，杂散输出为-70 dBc，谐波抑制为-60 dBc，频率稳定度为+/-0.5PPM，工作电流为+5V/500mA，+12V/200mA。
需要说明的是，对于前述的各个方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某一些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和单元并不一定是本申请所必须的。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、ROM、RAM等。
以上所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。
Claims (8)
1.一种新型高速宽带低相噪微波源，其特征在于：包括屏蔽腔体和基板，所述基板设置于所述屏蔽腔体内部，所述基板上载有微波电路和数字电路；
所述微波电路包括晶振、锁相环电路、多点频本振电路和倍频滤波电路；
所述锁相环电路包括超低相噪数字鉴相器、第一低通滤波器、压控振荡器、第一混频器和第二低通滤波器，所述超低相噪数字鉴相器的输出端通过所述第一低通滤波器连接到所述压控振荡器的输入端，所述压控振荡器的第一输出端连接到所述第一混频器的第一输入端，所述第一混频器的输出端通过所述第二低通滤波器连接回所述超低相噪数字鉴相器的第一输入端；
所述多点频本振电路包括第二倍频器、第一带通滤波器、开关、分频器、第三低通滤波器、第二混频器和第二带通滤波器，所述晶振的第二输出端经过所述第二倍频器连接到所述第一带通滤波器的输入端，所述第一带通滤波器的第一输出端与所述开关的第一输入端连接，所述第一带通滤波器的第二输出端与所述第二混频器的第一输入端连接，所述晶振的第三输出端依次经过所述分频器和第三低通滤波器连接到所述第二混频器的第二输入端，所述第二混频器的输出端经过所述第二带通滤波器连接到所述开关的第二输入端，所述开关的输出端与所述第一混频器的第二输入端连接；
所述倍频滤波电路包括第三倍频器和第三带通滤波器，所述压控振荡器的第二输出端经过所述第三倍频器连接到所述第三带通滤波器的输入端，输出信号由所述第三带通滤波器的输出端输出；
所述数字电路包括电源供给电路、可编程逻辑器件外围电路和DDS电路；
所述DDS电路包括第一倍频器、声表滤波器和直接数字频率合成器，所述晶振的第一输出端依次经过所述第一倍频器、声表滤波器和直接数字频率合成器连接到所述超低相噪数字鉴相器的第二输入端；
所述电源供给电路和所述可编程逻辑器件外围电路分别与所述微波电路连接。
2.根据权利要求1所述的一种新型高速宽带低相噪微波源，其特征在于：所述屏蔽腔体为一个整体，所述屏蔽腔体分为A面和B面，所述A面安装所述数字电路，所述B面安装所述微波电路；所述B面腔体分为多个小腔，所述小腔用于隔开不同部分的微波电路，减少干扰和杂散；各个部分的电路通过所述基板上的微带线连接。
3.根据权利要求1所述的一种新型高速宽带低相噪微波源，其特征在于：所述基板为高介电常数罗杰斯覆铜箔基板。
4.根据权利要求1所述的一种新型高速宽带低相噪微波源，其特征在于：所述第一混频器、第二混频器、超低相噪数字鉴相器、压控振荡器、开关、第一带通滤波器、第二带通滤波器、第三带通滤波器和第三倍频器均为表贴封装的MMIC芯片。
5.根据权利要求1所述的一种新型高速宽带低相噪微波源，其特征在于：所述压控振荡器和第一混频器接有一个放大器，所述放大器用于增加压控振荡器输出的隔离度。
6.根据权利要求1所述的一种新型高速宽带低相噪微波源，其特征在于：所述第一倍频器和第二倍频器均为阶跃二极管。
7.根据权利要求1所述的一种新型高速宽带低相噪微波源，其特征在于：所述晶振为恒温晶振。
8.根据权利要求1所述的一种新型高速宽带低相噪微波源，其特征在于：所述屏蔽腔体为铝制屏蔽腔体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201820712064.8U CN207926563U (zh) | 2018-05-14 | 2018-05-14 | 一种新型高速宽带低相噪微波源 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN207926563U true CN207926563U (zh) | 2018-09-28 |
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| CN201820712064.8U Active CN207926563U (zh) | 2018-05-14 | 2018-05-14 | 一种新型高速宽带低相噪微波源 |
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|---|---|
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109474274A (zh) * | 2018-12-25 | 2019-03-15 | 成都前锋电子仪器有限责任公司 | 射频合成源频率合成电路 |
| CN112671399A (zh) * | 2020-12-17 | 2021-04-16 | 中国电子科技集团公司第二十六研究所 | 一种超宽带低相噪的频率综合器 |
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2018
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109474274A (zh) * | 2018-12-25 | 2019-03-15 | 成都前锋电子仪器有限责任公司 | 射频合成源频率合成电路 |
| CN109474274B (zh) * | 2018-12-25 | 2024-05-31 | 成都前锋电子仪器有限责任公司 | 射频合成源频率合成电路 |
| CN112671399A (zh) * | 2020-12-17 | 2021-04-16 | 中国电子科技集团公司第二十六研究所 | 一种超宽带低相噪的频率综合器 |
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