宽频带低相噪频率合成模块制造技术

本实用新型专利技术属于电子测试测量领域，涉及虚拟仪器技术，具体涉及一种可搭建基于标准总线平台的频谱分析与EMI信号测量系统。宽频带低相噪频率合成模块，包括射频子板以及数字电源母板，所述的射频子板包括通过功分器划分宽频带本振信号通道以及窄频带本振信号通道；还包括基准信号通道；本实用新型专利技术的主要特点是支持三路本振信号和两种频率的基准信号输出；宽频带本振信号支持54MHz~10GHz频率范围，两档输出信号功率；在3.5GHz~10GHz不低于70dBc的谐波杂散抑制；输出1GHz频率时，相位噪声低于‑120dBc/Hz@100kHz。窄频带本振信号可支持4.4GHz~5.2GHz频率范围，50mW输出信号功率；谐波杂散不低于70dB抑制；输出4.8GHz频率时，相位噪声低于‑105dBc/Hz@100kHz。

Wideband low phase noise frequency synthesis module

The utility model belongs to the field of electronic test and measurement, and relates to virtual instrument technology, in particular to a spectrum analysis and EMI signal measurement system which can be built on a standard bus platform. A broadband low phase noise frequency synthesis module includes a radio frequency subboard and a digital power supply motherboard. The radio frequency subboard comprises a broadband local oscillator signal channel and a narrowband local oscillator signal channel divided by a power divider; a reference signal channel is also included; the main feature of the utility model is to support three local oscillator signals and two frequencies. Reference signal output; broadband local oscillator signal support 54 MHz ~ 10 GHz frequency range, two output signal power; 3.5 GHz ~ 10 GHz not less than 70 dBc harmonic spurious suppression; output 1 GHz frequency, phase noise below 120 dBc / Hz @ 100 kHz. Narrow-band local oscillator signal can support 4.4 GHz to 5.2 GHz frequency range, 50 mW output signal power; harmonic spurious not less than 70 dB suppression; output 4.8 GHz frequency, the phase noise is lower than 105 dBc/Hz@100 kHz.

【技术实现步骤摘要】
宽频带低相噪频率合成模块
本技术属于电子测试测量领域，涉及虚拟仪器技术，具体涉及一种可搭建基于标准总线平台的频谱分析与EMI信号测量系统。
技术介绍
目前，国内已有一些频率合成模块产品，但存工作频率低、频率范围窄、相噪性能差和杂散抑制度低等技术问题。然而，随着科学技术的迅速发展，测试测量领域所涉及的信号频段范围愈来愈高，测量信号的真实性要求愈来愈高。因此，国内现有的频率合成模块已经不能完全满足现在高频信号和微弱信号测试系统的市场需求。
技术实现思路
本技术旨在针对上述问题，提出一种宽频带低相噪频率合成模块的研制方法。本技术的技术方案在于：宽频带低相噪频率合成模块，包括射频子板以及数字电源母板，其特征在于：宽频带低相噪频率合成模块，包括射频子板以及数字电源母板，所述的射频子板包括通过功分器划分宽频带本振信号通道以及窄频带本振信号通道；还包括基准信号通道；所述的宽频带本振信号通道产生频率范围为54MHz~10GHz宽频带本振信号，包括依次连接的第一锁相环、分段滤波及功率调整电路、功率放大电路以及两路输出电路；所述的窄频带本振信号通道产生频率范围为4.4GHz~5.2GHz窄频带本振信号，包括依次连接的第一耦合器、第二锁相环、第一带通滤波器、第二耦合器、第一功率放大器、第一固定衰减器、第二功率放大器以及第二带通滤波器；所述的基准信号包括两条支路、第三耦合器以及射频检波器，第一支路包括数字步进衰减器，数字步进衰减器与第一耦合器连接；第二条支路包括可变增益放大器，可变增益放大器与第二耦合器连接，数字步进衰减器与可变增益放大器的另一端通过射频开关与第三耦合器连接，第三耦合器还连接射频检波器；所述的数字电源母板包括供电电源、FPGA控制电路以及PCIe总线模块，所述的供电电源与射频子板连接，FPGA控制电路与射频子板电连接，PCIe总线模块一端与FPGA控制电路连接，另一端与外部上位机进行连接。所述的分段滤波及功率调整电路包括七路滤波及功率调整电路，为了提高杂散抑制度、减小宽频输出功率波动，采取分段滤波及功率调整电路将54MHz~10GHz宽频带本振信号分成7个不同频段：＜3.5GHz、3.5GHz~5GHz、5GHz~6GHz、6GHz~6.8GHz、6.8GHz~8GHz、8GHz~9.7GHz、9.7GHz~11GHz，每一路滤波及功率调整电路包括依次连接的带通滤波器以滤除带外杂散以及固定衰减器以进行功率调整。所述的功率放大电路包括依次连接的两个功率放大器。即将7个不同频段经功率调整之后再经两级功率放大器进行放大处理，再通过两级本振信号选择性输出。3.5GHz~10GHz支持不低于70dBc的谐波杂散抑制；输出1GHz频率时，相位噪声低于-120dBc/Hz@100kHz。窄频带本振信号通道实现输出信号功率为50mW；谐波杂散不低于70dB抑制；输出4.8GHz频率时，相位噪声低于-105dBc/Hz@100kHz。所述的供电电源包括+12V和+3.3V电源，所述12V电源依次连接直流转换芯片以及低压差稳压器转换成锁相环、第一功率放大器、第二功率放大器、数字步进衰减器、可变增益放大器、射频检波器、射频开关的所需电源，其中，锁相环、数字步进衰减器以及可变增益放大器为+5V电源，射频检波器为+3.3V电源，射频开关为+3.3V电源、-3.3V以及-2.5V电源；+3.3V电源一边直接与FPGA控制电路连接，另一边通过低压差稳压器转换出+1.2V电源与FPGA控制电路连接。本技术的技术效果在于：本技术的主要特点是支持三路本振信号和两种频率的基准信号输出；宽频带本振信号支持54MHz~10GHz频率范围，两档输出信号功率；在3.5GHz~10GHz不低于70dBc的谐波杂散抑制；输出1GHz频率时，相位噪声低于-120dBc/Hz@100kHz。窄频带本振信号可支持4.4GHz~5.2GHz频率范围，50mW输出信号功率；谐波杂散不低于70dB抑制；输出4.8GHz频率时，相位噪声低于-105dBc/Hz@100kHz。解决了当前频率合成模块差工作频率低、频率范围窄、相噪性能差和杂散抑制度低等应用问题，能够搭建基于标准总线平台的频谱分析与EMI信号测量系统。附图说明图1为本技术频率合成模块架构示意图；图2为本技术频率合成模块射频子板设计框图；图3为本技术FPGA控制电路设计功能框架；图4为本技术PCIe总线模块功能框图；图5为本技术电源供电原理框图。附图标记：1-第一锁相环，2-第二锁相环，3-两级功率放大电路，4-可变增益放大器，5-数字步进衰减器，6-射频检波器，7-第一耦合器，8-第一带通滤波器，9-第一耦合器，10-第一功率放大器，11-第一固定衰减器，12-第二功率放大器，13-第二带通滤波器，14-第三耦合器。具体实施方式宽频带低相噪频率合成模块，包括射频子板以及数字电源母板，图1为本技术频率合成模块架构示意图；所述的射频子板包括通过功分器划分宽频带本振信号通道以及窄频带本振信号通道；还包括基准信号通道；如图2所示；宽频带本振信号通道产生54MHz~10GHz宽频带本振信号和4.4GHz~5.2GHz窄频带本振信号。宽频带本振信号通过分段滤波及功率调整电路，抑制谐波杂散干扰，减小功率波动；通过两级功率选择放大，可输出两档功率本振信号。窄频带本振信号通过带通滤波及两级功率放大输出50mW的单音信号。基准信号通过数字步进衰减器5和可变增益放大器4进行输出功率调整。所述的宽频带本振信号通道产生频率范围为54MHz~10GHz宽频带本振信号，包括依次连接的第一锁相环1、分段滤波及功率调整电路、两级功率放大电路3以及两路输出电路；其中，分段滤波及功率调整电路包括七路滤波及功率调整电路，为了提高杂散抑制度、减小宽频输出功率波动，采取分段滤波及功率调整电路将54MHz~10GHz宽频带本振信号分成7个不同频段：＜3.5GHz、3.5GHz~5GHz、5GHz~6GHz、6GHz~6.8GHz、6.8GHz~8GHz、8GHz~9.7GHz、9.7GHz~11GHz，每一路滤波及功率调整电路包括依次连接的带通滤波器以滤除带外杂散以及固定衰减器以进行功率调整。即将7个不同频段经功率调整之后再经两级功率放大器进行放大处理，再通过两级本振信号选择性输出。3.5GHz~10GHz支持不低于70dBc的谐波杂散抑制；输出1GHz频率时，相位噪声低于-120dBc/Hz@100kHz；七路滤波及功率调整电路一端通过射频开关与锁相环连接，另一端通过射频开关与两级功率放大器连接。所述的窄频带本振信号通道产生频率范围为4.4GHz~5.2GHz窄频带本振信号，包括依次连接的第一耦合器7、第二锁相环2、第一带通滤波器8、第二耦合器9、第一功率放大器10、第一固定衰减器11、第二功率放大器12以及第二带通滤波器13；所述的基准信号包括两条支路、第三耦合器14以及射频检波器6，第一支路包括数字步进衰减器5，数字步进衰减器5与第一耦合器7连接；第二条支路包括可变增益放大器4，可变增益放大器4与第二耦合器9连接，数字步进衰减器5与可变增益放大器4的另一端通过射频开关与第三耦合器14连接，第三耦合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.宽频带低相噪频率合成模块，包括射频子板以及数字电源母板，其特征在于：所述的射频子板包括通过功分器划分宽频带本振信号通道以及窄频带本振信号通道；还包括基准信号通道；所述的宽频带本振信号通道产生频率范围为54MHz~10GHz宽频带本振信号，包括依次连接的第一锁相环（1）、分段滤波及功率调整电路、功率放大电路以及两路输出电路；所述的窄频带本振信号通道产生频率范围为4.4GHz~5.2GHz窄频带本振信号，包括依次连接的第一耦合器（7）、第二锁相环（2）、第一带通滤波器（8）、第二耦合器（9）、第一功率放大器（10）、第一固定衰减器（11）、第二功率放大器（12）以及第二带通滤波器（13）；所述的基准信号包括两条支路、第三耦合器（14）以及射频检波器（6），第一支路包括数字步进衰减器（5），数字步进衰减器（5）与第一耦合器（7）连接；第二条支路包括可变增益放大器（4），可变增益放大器（4）与第二耦合器（9）连接，数字步进衰减器（5）与可变增益放大器（4）的另一端通过射频开关与第三耦合器（14）连接，第三耦合器（14）还连接射频检波器（6）；所述的数字电源母板包括供电电源、FPGA控制电路以及PCIe总线模块，所述的供电电源与射频子板连接，FPGA控制电路与射频子板电连接，PCIe总线模块一端与FPGA控制电路连接，另一端与外部上位机进行连接。...

【技术特征摘要】
1.宽频带低相噪频率合成模块，包括射频子板以及数字电源母板，其特征在于：所述的射频子板包括通过功分器划分宽频带本振信号通道以及窄频带本振信号通道；还包括基准信号通道；所述的宽频带本振信号通道产生频率范围为54MHz~10GHz宽频带本振信号，包括依次连接的第一锁相环（1）、分段滤波及功率调整电路、功率放大电路以及两路输出电路；所述的窄频带本振信号通道产生频率范围为4.4GHz~5.2GHz窄频带本振信号，包括依次连接的第一耦合器（7）、第二锁相环（2）、第一带通滤波器（8）、第二耦合器（9）、第一功率放大器（10）、第一固定衰减器（11）、第二功率放大器（12）以及第二带通滤波器（13）；所述的基准信号包括两条支路、第三耦合器（14）以及射频检波器（6），第一支路包括数字步进衰减器（5），数字步进衰减器（5）与第一耦合器（7）连接；第二条支路包括可变增益放大器（4），可变增益放大器（4）与第二耦合器（9）连接，数字步进衰减器（5）与可变增益放大器（4）的另一端通过射频开关与第三耦合器（14）连接，第三耦合器（14）还连接射频检波器（6）；所述的数字电源母板包括供电电源、FPGA控制电路以及PCIe总线模块，所述的供电电源与...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭恩全，郝欢，苗胜，闫永胜，肖逸，史瑶，刘雪芬，
申请(专利权)人：陕西海泰电子有限责任公司，
类型：新型
国别省市：陕西,61