一种实现低相噪微波宽频段频率合成的集成单环系统技术方案

本发明专利技术涉及一种实现低相噪微波宽频段频率合成的集成单环系统，包括：VCO、功分器、外置反馈分频器、集成小数分频器、集成鉴相器、有源环路滤波器、VCO依次连接形成的反馈回路以及VCO、功分器、通路分频器、幅度调节装置，形成的锁相环输出电路。本发明专利技术提出的实现低相噪微波宽频段频率合成的集成单环系统能够在很小的一块印制板上实现高达20GHz的频率合成，采用单环模式锁相，即可达到多环模式才能达到的相位噪声，通过幅度调节装置使得该系统具有良好的输出平坦度，在印制板上实现具有性能指标高，体积小，功耗低，重量小，价格便宜等特点，满足手持式仪器的发展需要。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及频率合成
，特别是涉及一种实现低相噪微波宽频段频率合成的集成单环系统。
技术介绍
目前，世界上手持式仪器产品的发展主要是在提高整机技术性能指标的同时，针对仪器的小型化、低功耗、散热、电磁兼容以及重量这五个方面进行综合考虑改进，集成化的要求越来越高，难度越来越大。传统的台式机在实现10GHz～20GHz的微波宽频段频率合成时，往往采用了频率合成电路板实现与微波模块相结合的方式，体积功耗重量都较大，并且在实现如此宽频段的信号的同时要满足超低相噪指标的要求，传统频率合成技术往往采用了单环与多环相结合的方式合成，多环采用取样环加取样混频的方式实现低相噪指标，因此包括多个VCO、锁相环以及取样环和取样电路，电路复杂，体积、功耗和重量都比较大，无法满足发展迅速、现代科技更新日新月异的小型化的手持式仪器的发展潮流。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术中存在的上述缺陷，提出了一种实现低相噪微波宽频段频率合成的集成单环系统。为解决上述问题，本专利技术提出的实现低相噪微波宽频段频率合成的集成单环系统，包括：VCO、用于产生10GHz～20GHz的宽频段的微波信号，并将该信号传输至功分器；功分器、将所述VCO输入的微波信号分别传输至外置反馈分频器和锁相环输出分频通道；外置反馈分频器、将所述功分器输入的微波信号进行四分频，并将产生的2.5GHz～5GHz的反馈信号输入集成小数分频器中；集成小数分频器、将所述外置反馈分频器输入的反馈信号进行内置小数分频，并将产生的45MHz的反馈信号输入到集成鉴相器中；集成鉴相器、将90MHz参考时钟输入信号进行内置分频除2后得到45MHz的参考时钟信号，并将参考时钟信号与所述集成小数分频器输入的反馈信号相比较，鉴相电流经过电荷泵输出至有源环路滤波器；有源环路滤波器，与所述VCO相连，对环路误差信号进行滤波的同时，提供一定的增益，从而将所述VCO的控制电压调整到合适的范围；通路分频器、通过FPGA产生的控制信号控制分频比为1/2/4/8，将所述功分器输入的微波信号分频形成1.25GHz～20GHz的宽频段信号，并输入到幅度调节装置；幅度调节装置，用于将所述通路分频器输入的宽频段信号进行幅度调节，使其具有较好的功率平坦度。上述技术方案中，所述功分器与外置反馈分频器之间连接有反馈放大器，所述功分器与通路分频器之间连接有通路放大器，所述反馈放大器用于提高输出功率，推动后面的外置反馈分频器正常工作，增大通路分频器与外置反馈分频器之间隔离，所述通路放大器用于提高输出功率，推动后面的通路分频器正常工作，增大通路分频器与外置反馈分频器之间隔离。上述技术方案中，所述反馈放大器和通路放大器采用集成小封装、宽频带、低噪声、低功耗的放大器。上述技术方案中，所述有源环路滤波器采用轨到轨输出型的低噪声运算放大器。上述技术方案中，所述幅度调节装置采用FPGA发送关于幅度调节的数据进入一个16位的DAC，进行D/A转换，将数字信号转换成模拟信号，控制两级运算放大器组成的控制电路，来控制输出幅度的衰减量和输入输出阻抗匹配。本专利技术与现有技术方案相比具有以下有益效果和优点：本专利技术提出的实现低相噪微波宽频段频率合成的集成单环系统能够在很小的一块印制板上实现高达20GHz的频率合成，采用单环模式锁相，即可达到多环模式才能达到的相位噪声，通过幅度调节装置使得该系统具有良好的输出平坦度，在印制板上实现具有性能指标高，体积小，功耗低，重量小，价格便宜等特点，满足手持式仪器的发展需要。附图说明图1为本专利技术提出的实现低相噪微波宽频段频率合成的集成单环系统的结构框图。图中编号说明：1、VCO；2、功分器；3、通路放大器；4、反馈放大器；5、外置反馈分频器；6、集成小数分频器；7、集成鉴相器；8、有源环路滤波器；9、通路分频器；10、幅度调节装置。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的详细描述：本实施例中，如图1所示，本专利技术提出的实现低相噪微波宽频段频率合成的集成单环系统，包括：VCO1、用于产生10GHz～20GHz的宽频段的微波信号，并将该信号传输至功分器2；功分器2、将接收到的微波信号分别传输至外置反馈分频器5和锁相环输出分频通道；外置反馈分频器5、将微波信号进行四分频，并将产生的2.5GHz～5GHz的反馈信号输入集成小数分频器6中；集成小数分频器6、将反馈信号进行内置小数分频，并将产生的45MHz的反馈信号输入到集成鉴相器7中；集成鉴相器7、将90MHz参考时钟输入信号进行内置分频除2后得到45MHz的参考时钟信号，并将参考时钟信号与反馈信号相比较，鉴相电流经过电荷泵输出至有源环路滤波器8；有源环路滤波器8，对环路误差信号进行滤波的同时，提供一定的增益，从而将VCO1的控制电压调整到合适的范围；通路分频器9、通过FPGA产生的控制信号控制分频比为1/2/4/8，将功分器2输入的微波信号分频形成1.25GHz～20GHz的宽频段信号，并将之输入到幅度调节装置10；幅度调节装置10，用于将1.25GHz～20GHz的宽频段信号进行幅度调节，使其具有较好的功率平坦度。功分器2与外置反馈分频器5之间连接有反馈放大器4，反馈放大器4用于提高输出功率，推动后面的外置反馈分频器5正常工作，增大通路分频器9与外置反馈分频器5之间隔离。功分器2与通路分频器9之间连接有通路放大器3，通路放大器3用于提高输出功率，推动后面的通路分频器9正常工作，增大通路分频器9与外置反馈分频器5之间隔离。反馈放大器4和通路放大器3采用集成小封装、宽频带、低噪声、低功耗的放大器。有源环路滤波器8采用轨到轨输出型的低噪声运算放大器。幅度调节装置10采用FPGA发送关于幅度调节的数据进入一个16位的DAC，进行D/A转换，将数字信号转换成模拟信号，控制两级运算放大器组成的控制电路，来控制输出幅度的衰减量和输入输出阻抗匹配。本专利技术提出的实现低相噪微波宽频段频率合成的集成单环系统的工作原理如下：VCO1振荡产生10GHz～20GHz的宽频微波信号传输至功分器2，功分成两路信号，一路信号传输至锁相环，经过反馈放大器4提高增益，推动外置反馈分频器5进行四分频，产生2.5GHz～5GHz的反馈信号进入集成小数分频器6进行小数分频，小数分频产生45MHz反馈信号进入到集成鉴相器7，集成鉴相器7将90MHz参考时钟信号在内部进行内置分频除2后得到45MHz的参考信号后与反馈信号进行比较，鉴相电流经过电荷泵输出至有源环路滤波器8，经过滤波放大，调整VCO1的控制电压，进而控制VCO1的振荡；功分后的另一路信号传输至通路放大器3中放大，再经过通路分频器9进行1/2/4/8分频，将10GHz～20GHz信号分频变成1.25GHz～20GHz的宽频段信号，输入到幅度调节装置10，通过FPGA控制幅度调节装置10来提高功率平坦度。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实现低相噪微波宽频段频率合成的集成单环系统，其特征在于，包括：VCO(1)、用于产生10GHz～20GHz的宽频段的微波信号，并将该信号传输至功分器(2)；功分器(2)、将所述VCO(1)输入的微波信号分别传输至外置反馈分频器(5)和锁相环输出分频通道；外置反馈分频器(5)、将所述功分器(2)输入的微波信号进行四分频，并将产生的2.5GHz～5GHz的反馈信号输入集成小数分频器(6)中；集成小数分频器(6)、将所述外置反馈分频器(5)输入的反馈信号进行内置小数分频，并将产生的45MHz的反馈信号输入到集成鉴相器(7)中；集成鉴相器(7)、将90MHz参考时钟输入信号进行内置分频除2后得到45MHz的参考时钟信号，并将参考时钟信号与所述集成小数分频器(6)输入的反馈信号相比较，鉴相电流经过电荷泵输出至有源环路滤波器(8)；有源环路滤波器(8)，与所述VCO(1)相连，对环路误差信号进行滤波的同时，提供一定的增益，从而将所述VCO(1)的控制电压调整到合适的范围；通路分频器(9)、通过FPGA产生的控制信号控制分频比为1/2/4/8，将所述功分器(2)输入的微波信号分频形成1.25GHz～20GHz的宽频段信号，并输入到幅度调节装置(10)；幅度调节装置(10)，用于将所述通路分频器(9)输入的宽频段信号进行幅度调节，使其具有较好的功率平坦度。...

【技术特征摘要】
1.一种实现低相噪微波宽频段频率合成的集成单环系统，其特征在于，包括：VCO(1)、用于产生10GHz～20GHz的宽频段的微波信号，并将该信号传输至功分器(2)；功分器(2)、将所述VCO(1)输入的微波信号分别传输至外置反馈分频器(5)和锁相环输出分频通道；外置反馈分频器(5)、将所述功分器(2)输入的微波信号进行四分频，并将产生的2.5GHz～5GHz的反馈信号输入集成小数分频器(6)中；集成小数分频器(6)、将所述外置反馈分频器(5)输入的反馈信号进行内置小数分频，并将产生的45MHz的反馈信号输入到集成鉴相器(7)中；集成鉴相器(7)、将90MHz参考时钟输入信号进行内置分频除2后得到45MHz的参考时钟信号，并将参考时钟信号与所述集成小数分频器(6)输入的反馈信号相比较，鉴相电流经过电荷泵输出至有源环路滤波器(8)；有源环路滤波器(8)，与所述VCO(1)相连，对环路误差信号进行滤波的同时，提供一定的增益，从而将所述VCO(1)的控制电压调整到合适的范围；通路分频器(9)、通过FPGA产生的控制信号控制分频比为1/2/4/8，将所述功分器(2)输入的微...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈丽，胡小兰，张晓来，朱伟，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十一研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37