CN220511098U - 一种4-8GHz跳频源组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种4‑8GHz跳频源组件，属于雷达通信技术领域，包括控制模块，还包括顺次连接的第一级锁相环路、第二级锁相环路、数控衰减器和放大器，控制模块的输出端与第一级锁相环路、第二级锁相环路、数控衰减器连接。本实用新型通过设置两级锁相环路，第一级锁相环路为第二级锁相环路产生可变参考信号，第二级锁相环路基于可变参考信号消除或降低杂散信号电平，实现细步进、低相噪和低杂散的统一；同时，通过设置数控衰减器和放大器，在提高输出功率的同时，能平衡幅度‑频率关系，使本振信号带内波动减小，以满足收发系统的需求。

Description

一种4-8GHz跳频源组件

技术领域

本实用新型涉及雷达通信技术领域，尤其涉及一种4-8GHz跳频源组件。

背景技术

频率源技术是用于提供各种信号的电路技术，是电子系统的核心，能够直接影响雷达、导航、通讯、空间电子技术及仪器、仪表等的性能指标。近些年来，越来越多的现代电子设备和系统的功能实现都直接依赖于所用频率源的性能，而且要求也越来越高，频率源正在朝着高频率、宽频带、小步进、低杂散、低相噪的方向发展。数字移动通信系统中，为了提高系统抗干扰能力，常用到扩频技术，其中包括直扩方式和跳频方式，在全球移动通信系统系统中采用的是跳频方式。而跳频技术是使频率源从一个稳定的工作状态达到另一稳定工作状态的技术。

跳频源的技术难点主要表现在如何实现宽频带内的快速变频和在快速变频的同时如何保证信号的高质量。现有的跳频源技术主要包括锁相环技术、直接数字频率合成技术等，在基于锁相环技术构建的跳频源技术中，一般采用单一锁相环技术形成跳频源，无法有效消除或降低杂散信号电平。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的问题，提供了一种4-8GHz跳频源组件。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种4-8GHz跳频源组件，该跳频源组件包括控制模块，还包括顺次连接的第一级锁相环路、第二级锁相环路、数控衰减器和放大器，控制模块的输出端与第一级锁相环路、第二级锁相环路、数控衰减器连接。

在一示例中，所述第一级锁相环路与第二级锁相环路的电路结构相同，均包括首尾连接的鉴相器、环路滤波器、压控振荡器、分频器和反馈分频器，鉴相器为信号输入端，分频器为信号输出端。

在一示例中，所述第一级锁相环路工作于整数模式，第二级锁相环路工作于小数步进模式。

在一示例中，所述第一级锁相环路输出信号的频段范围为150MHz～200MHz；第二级锁相环路输出信号的频段范围为4-8GHz。

在一示例中，所述第一级锁相环路、第二级锁相环路之间设有带通滤波器。

在一示例中，所述控制模块为单片机、FPGA中任意一种。

需要进一步说明的是，上述各示例对应的技术特征可以相互组合或替换构成新的技术方案。

与现有技术相比，本实用新型有益效果是：

1.在一示例中，通过设置两级锁相环路，第一级锁相环路为第二级锁相环路产生可变参考信号，第二级锁相环路基于可变参考信号消除或降低杂散信号电平，实现细步进、低相噪和低杂散的统一；同时，通过设置数控衰减器和放大器，在提高输出功率的同时，能平衡幅度-频率关系，使本振信号带内波动减小，以满足收发系统的需求。

2.在一示例中，第一级锁相环路工作于整数模式能够达到更好的相噪指标，第二级锁相环路工作于小数步进模式，能够输出覆盖4-8GHz的射频信号，并保证细步进和低相噪的统一。

3.在一示例中，带通滤波器用于输出频率的带外频率抑制，尽可能的提高第二级锁相环路参考信号的纯度，达到更好的相噪指标。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明，此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，在这些附图中使用相同的参考标号来表示相同或相似的部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本实用新型一示例中跳频组件框图；

图2为本实用新型一示例中锁相环路框图；

图3为本实用新型优选例中跳频组件框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系为基于附图所述的方向或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，使用序数词(例如，“第一和第二”、“第一至第四”等)是为了对物体进行区分，并不限于该顺序，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，属于“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

在一示例中，一种4-8GHz跳频源组件，如图1所示，该跳频源组件包括控制模块，还包括依次连接的第一级锁相环路、第二级锁相环路、数控衰减器和放大器；控制模块的输出端与第一级锁相环路、第二级锁相环路、数控衰减器连接，通过接收外部频率控制信号，从而控制第一级锁相环路，第二级锁相环路的输出信号频率，以及数控衰减器的衰减幅度，得到满足后级电路需求的输出频率。可选地，控制模块为单片机或FPGA。其中，单片机控制灵活，但速度较慢；FPGA器件适用于固化后的控制，主要特点就是速度快。根据不同的控制速度需求，选择不同控制模块。进一步地，锁相环路根据外部输入的参考信号控制环路内部振荡信号的频率和相位，输出自动跟踪输入信号频率的输出信号。

本示例中，通过设置两级锁相环路，通过控制模块调节第一级锁相环路的调制信号幅度进而为第二级锁相环路产生可变参考信号，通过更换不同参考信号，第二级锁相环路能够消除或降低杂散信号电平，实现细步进、低相噪和低杂散的统一；同时，通过设置数控衰减器和放大器，在提高输出功率的同时，能平衡幅度-频率关系，使本振信号带内波动减小，以满足收发系统的需求。

在一示例中，第一级锁相环路与第二级锁相环路的电路结构相同，如图2所示，均包括首尾连接的鉴相器、无源环路滤波器、压控振荡器VCO、分频器和反馈分频器，鉴相器为参考信号输入端，分频器为信号输出端。其中，鉴相器又称为相位比较器，用于检测输入信号和输出信号的相位差并将检测出的相位差信号转换成电压信号并输出，环路滤波器对该信号进行滤波处理后形成压控振荡器的控制电压对振荡器输出信号的频率实施控制，分频器用于将压控振荡器的输出信号以指定的分频倍数进行分频处理，反馈分频器再将分频处理后的参考频率输出至鉴相器，进而与参考信号进行比较，以此实现频率的调节。调频波的特点是频率随调制信号幅度的变化而变化，且压控振荡器的振荡频率取决于输入电压的幅度，若压控振荡器的输入信号除了有锁相环低通滤波器输出的信号外还有调制信号，则压控振荡器输出信号的频率就是随调制信号幅度的变化而变化的调频波信号。为实现锁相环路的频率调节，将控制模块的信号输出端与压控振荡器的输入端连接，控制模块通过向压控振荡器输入不同幅度调制信号即可实现锁相环路的输出信号频率调节。

可选地，第一级锁相环路输出自带分频器，能将一组频率比较高的参考频率降低到200MHz以下；第一级锁相环路输出频率在150MHz～200MHz之间，具有11个不同的频率输出。第二级锁相环路输出信号的频段范围为4-8GHz。

可选地，第一级锁相环路和第二级锁相环路均为单片集成器件，如图2所示虚线框内部分，集成了完整的鉴相器、压控振荡器、分频器和输出分频器，此时外部电路只有只有无源环路滤波器(有些器件也可将其集成到芯片内部)，此时只要提供外部电源和控制，即可实现锁相功能。进一步地，该单片集成器件还集成有外部控制接口即：SPI接口，外部电路通过提供电源，参考信号及控制信号，就能产生受控频率输出。

在一示例中，第一级锁相环路工作于整数模式，此时分频器的分频倍数为整数倍，能够达到更好的相噪指标；第二级锁相环路工作于小数步进模式，此时分频器的分频倍数为小数倍，能够输出覆盖4-8GHz的射频信号，并保证细步进和低相噪的统一；同时，通过更换参考信号，从而重新配置第二级锁相环路的分屏蔽，能够消除或降低杂散信号电平。

在一示例中，第一级锁相环路、第二级锁相环路之间设有带通滤波器，用于输出频率的带外频率抑制，尽可能的提高第二级锁相环路参考信号的纯度，达到更好的相噪指标。

在一示例中，将第一级锁相环路更改为基于倍频参考信号为时钟的DDS电路，由于DDS电路噪底更低，控制速度更快，因此能够获得更低的相噪指标及更快的变频速度。可选地，DDS电路包括顺次连接的参考源、梳状谱发生器、滤波器(带通滤波器)和直接数字频率合成器，直接数字频率合成器的输出端与第二级锁相环路中的鉴相器连接。

将上述示例进行组合，得到本实用新型的优选示例，如图3所示，此时该跳频组件包括顺次连接的第一级锁相环路、带通滤波器、第二级锁相环路、数控衰减器和放大器，第一级锁相环路、第二级锁相环路、数控衰减器均与控制模块的输出端连接，第一级锁相环路、第二级锁相环路、数控衰减器、放大器和控制模块通过电源电路提供工作电压。进一步地，第一级锁相环路工作于整数模式，输出信号的频段范围为150MHz～200MHz；第二级锁相环路工作于小数步进模式，输出信号的频段范围为4-8GHz。本实用新型整个跳频组件的相噪基底为第一级锁相环路和第二级锁相环路的叠加，考虑到第一级锁相环路工作于整数模式，低噪一般比工作于小数模式的第二级锁相环路低3dB左右，故总的相噪基底可以看做略高于第二级锁相环路自身噪底1dB左右，故噪底未受到明显影响，能够实现低噪信号输出。同时，第二级锁相环路基于可变参考信号能够消除或降低杂散信号电平，以此实现细步进、低相噪和低杂散的统一。

以上具体实施方式是对本实用新型的详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式只局限于这些说明，对于本实用新型所属技术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，还可以做出若干简单推演和替代，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种4-8GHz跳频源组件，其特征在于：其包括控制模块，还包括顺次连接的第一级锁相环路、第二级锁相环路、数控衰减器和放大器，控制模块的输出端与第一级锁相环路、第二级锁相环路、数控衰减器连接。

2.根据权利要求1所述的一种4-8GHz跳频源组件，其特征在于：所述第一级锁相环路与第二级锁相环路的电路结构相同，均包括首尾连接的鉴相器、环路滤波器、压控振荡器、分频器和反馈分频器，鉴相器为信号输入端，分频器为信号输出端。

3.根据权利要求1所述的一种4-8GHz跳频源组件，其特征在于：所述第一级锁相环路工作于整数模式，第二级锁相环路工作于小数步进模式。

4.根据权利要求1所述的一种4-8GHz跳频源组件，其特征在于：所述第一级锁相环路输出信号的频段范围为150MHz～200MHz；第二级锁相环路输出信号的频段范围为4-8GHz。

5.根据权利要求1所述的一种4-8GHz跳频源组件，其特征在于：所述第一级锁相环路、第二级锁相环路之间设有带通滤波器。

6.根据权利要求1所述的一种4-8GHz跳频源组件，其特征在于：所述控制模块为单片机、FPGA中任意一种。