频率跳变的宽带信道频率合成器及频率合成方法技术

本发明专利技术提供了一种频率跳变的宽带信道频率合成器及频率合成方法，该频率合成器包括DDS及控制单元、S波段、X/Ku波段梳状谱及滤波单元、S波段混频单元、S波段、X/Ku波段开关滤波单元、宽带混频单元、宽带功分放大单元、参考分配单元和开关电源电路，S波段混频单元用于将窄带捷变频信号与第一本振信号混频以输出第一级中频信号，S波段开关滤波单元用于对第一级中频信号进行滤波；宽带混频单元用于将滤波后的第一级中频信号与第二本振信号混频以输出第二级中频信号；X/Ku波段开关滤波单元用于对第二级中频信号进行滤波。应用本发明专利技术的技术方案，以解决现有技术中频率合成器无法在保证宽带频率源输出的频谱纯度的基础上，缩短频率跳变时间的技术问题。跳变时间的技术问题。跳变时间的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
频率跳变的宽带信道频率合成器及频率合成方法


[0001]本专利技术涉及通信系统
，尤其涉及一种频率跳变的宽带信道频率合成器及频率合成方法。

技术介绍

[0002]频率合成器作为通信系统的核心部件，广泛运用于通信系统中，在现代通信和信息处理系统中扮演着极为关键的角色，它的性能指标在系统性能指标中起着决定性的作用。目前，在无线和移动通信应用中，随着数据传输速度的提高，射频发射接收机的本振频率合成器的锁定时间越来越成为设计的关键指标。频率合成器的频率切换时间决定了通信系统的信道切换速度以及系统的建立时间，因为频率转换过程中，系统处于等待过程，只有在锁定以后才能接收和发送数据。锁定过程纯粹就是浪费系统功耗和时间，如果锁定时间短，将有更多的时间用于数据处理，从而提高系统数据处理速度，同时降低功耗的浪费，因此时间应该越短越好。另外，在跳频扩频通信系统中，锁定时间短，有利于提高通信质量，减小误码率。在保密跳频通信中，跳频速度越快，越难以被追踪，有利于数据安全。超宽带、快速锁定、小型化、全集成的频率合成器设计始终是现代无线通信系统的一个挑战。
[0003]以频率合成技术来分，频率合成器主要有直接式和间接式锁相环两大类。
[0004]直接频率合成是通过分频、倍频和混频的方式，把一个频率或者多个频率进行加减乘除以得到频率不同的输出信号，频率切换时间通常在纳秒级。但采用了大量的混频和滤波电路，难以抑制由非线性引入的杂波，很难有较好的杂散抑制度。
[0005]间接式锁相环频率合成技术的频率分辨率与频率切换时间是一对矛盾量，频率分辨率越高，频率合成器的频率切换时间越长，因此锁相环的构成的频率合成器的频率跳变时间较长，不适用于对频率跳变时间要求很高的领域。
[0006]因此，有必要选择一种新的频率合成方式来解决以上问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供了一种频率跳变的宽带信道频率合成器及频率合成方法，能够解决现有技术中频率合成器无法在保证宽带频率源输出的频谱纯度的基础上，缩短频率跳变时间的技术问题。
[0008]根据本专利技术的一方面，提供了一种频率跳变的宽带信道频率合成器，频率跳变的宽带信道频率合成器包括：DDS及控制单元，DDS及控制单元用于生成窄带捷变频信号；S波段梳状谱及滤波单元，S波段梳状谱及滤波单元用于生成第一本振信号；S波段混频单元，S波段混频单元分别与DDS及控制单元和S波段梳状谱及滤波单元连接，S波段混频单元用于将窄带捷变频信号与第一本振信号混频以输出第一级中频信号；S波段开关滤波单元，S波段开关滤波单元与S波段混频单元连接，S波段开关滤波单元用于对第一级中频信号进行滤波；X/Ku波段梳状谱及滤波单元，X/Ku波段梳状谱及滤波单元用于生成第二本振信号；宽带混频单元，宽带混频单元分别与S波段开关滤波单元和X/Ku波段梳状谱及滤波单元连接，宽
带混频单元用于将滤波后的第一级中频信号与第二本振信号混频以输出第二级中频信号；X/Ku波段开关滤波单元，X/Ku波段开关滤波单元与宽带混频单元连接，X/Ku波段开关滤波单元用于对第二级中频信号进行滤波；宽带功分放大单元，宽带功分放大单元与X/Ku波段开关滤波单元连接，宽带功分放大单元用于对滤波后的第二级中频信号进行功分放大输出；参考分配单元，参考分配单元分别与DDS及控制单元、S波段梳状谱及滤波单元以及X/Ku波段梳状谱及滤波单元连接，参考分配单元用于提供参考时钟信号及基准时钟信号；开关电源电路，开关电源电路分别与DDS及控制单元、S波段梳状谱及滤波单元、S波段开关滤波单元、X/Ku波段梳状谱及滤波单元以及X/Ku波段开关滤波单元连接，开关电源电路用于对DDS及控制单元、S波段梳状谱及滤波单元、S波段开关滤波单元、X/Ku波段梳状谱及滤波单元以及X/Ku波段开关滤波单元进行供电以及实现波段控制。
[0009]进一步地，参考分配单元采用100MHz恒温晶振生成参考时钟信号并根据参考时钟信号经过功分网络为DDS及控制单元、参考分配单元、S波段梳状谱及滤波单元以及X/Ku波段梳状谱及滤波单元提供基准时钟信号。
[0010]进一步地，宽带信道频率合成器还包括外部控制接口，外部控制接口与开关电源电路连接，外部控制接口用于将外部控制信号输入至开关电源电路。
[0011]进一步地，开关电源电路采用FPGA芯片实现对DDS及控制单元、S波段梳状谱及滤波单元、S波段开关滤波单元、X/Ku波段梳状谱及滤波单元以及X/Ku波段开关滤波单元的切换控制。
[0012]进一步地，开关电源电路用于实现对DDS及控制单元的并行时序控制、S波段梳状谱及滤波单元的五个频点控制、X/Ku波段梳状谱及滤波单元的五个频点控制、S波段开关滤波单元的十段滤波器选择控制以及X/Ku波段开关滤波单元的十段滤波器选择控制。
[0013]进一步地，S波段梳状谱及滤波单元包括S波段梳状谱发生器和第一开关滤波单元，S波段梳状谱发生器用于生成S波段宽谱信号，第一开关滤波单元用于对S波段宽谱信号进行滤波以生成第一本振信号。
[0014]进一步地，X/Ku波段梳状谱及滤波单元包括X/Ku波段梳状谱发生器和第二开关滤波单元，X/Ku波段梳状谱发生器用于生成X/Ku波段宽谱信号，第二开关滤波单元用于对X/Ku波段宽谱信号进行滤波以生成第二本振信号。
[0015]进一步地，DDS及控制单元包括DDS信号发生器和FPGA芯片，DDS信号发生器与FPGA芯片连接，FPGA芯片用于控制DDS信号发生器输出窄带捷变频信号。
[0016]根据本专利技术的另一方面，提供了一种宽带信道频率合成方法，宽带信道频率合成方法使用如上所述的宽带信道频率合成器进行频率合成。
[0017]进一步地，宽带信道频率合成方法包括：利用DDS及控制单元的DDS电路输出窄带捷变频信号；利用S波段梳状谱及滤波单元生成第一本振信号；将窄带捷变频信号和第一本振信号输入S波段混频单元进行混频以输出第一级中频信号；利用S波段开关滤波单元对第一级中频信号进行滤波；利用X/Ku波段梳状谱及滤波单元生成第二本振信号；将滤波后的第一级中频信号和第二本振信号输入宽带混频单元进行混频以输出第二级中频信号；利用X/Ku波段开关滤波单元对第二级中频信号进行滤波；利用宽带功分放大单元对滤波后的第二级中频信号进行功分放大输出以生成满足宽带频率源的带宽要求的微波信号。
[0018]应用本专利技术的技术方案，提供了一种频率跳变的宽带信道频率合成器，该频率合
成器利用两级混频和多组开关滤波单元实现了频带的搬移和拼接，从而满足在超宽频带范围内实现比较优良的杂散指标及10MHz跳频间隔；采用DDS方式实现小步进捷变信号，实现了捷变频性能，快跳时间小于1us；利用梳状谱信号产生方法实现低相噪多点变频本振信号的产生；此外，采用参考分配单元提供的低相噪信号经过梳状谱及滤波单元，通过产生谐波信号来提供宽带本振，与传统多倍频方式对比，大大降低体积。因此，本专利技术所提供的宽带信道频率合成器与现有技术相比，其能够在最大限度地保持DDS输本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种频率跳变的宽带信道频率合成器，其特征在于，所述频率跳变的宽带信道频率合成器包括：DDS及控制单元(10)，所述DDS及控制单元(10)用于生成窄带捷变频信号；S波段梳状谱及滤波单元(20)，所述S波段梳状谱及滤波单元(20)用于生成第一本振信号；S波段混频单元(30)，所述S波段混频单元(30)分别与所述DDS及控制单元(10)和所述S波段梳状谱及滤波单元(20)连接，所述S波段混频单元(30)用于将所述窄带捷变频信号与所述第一本振信号混频以输出第一级中频信号；S波段开关滤波单元(40)，所述S波段开关滤波单元(40)与所述S波段混频单元(30)连接，所述S波段开关滤波单元(40)用于对所述第一级中频信号进行滤波；X/Ku波段梳状谱及滤波单元(50)，所述X/Ku波段梳状谱及滤波单元(50)用于生成第二本振信号；宽带混频单元(60)，所述宽带混频单元(60)分别与所述S波段开关滤波单元(40)和所述X/Ku波段梳状谱及滤波单元(50)连接，所述宽带混频单元(60)用于将滤波后的所述第一级中频信号与所述第二本振信号混频以输出第二级中频信号；X/Ku波段开关滤波单元(70)，所述X/Ku波段开关滤波单元(70)与所述宽带混频单元(60)连接，所述X/Ku波段开关滤波单元(70)用于对所述第二级中频信号进行滤波；宽带功分放大单元(80)，所述宽带功分放大单元(80)与所述X/Ku波段开关滤波单元(70)连接，所述宽带功分放大单元(80)用于对滤波后的所述第二级中频信号进行功分放大输出；参考分配单元(90)，所述参考分配单元(90)分别与所述DDS及控制单元(10)、所述S波段梳状谱及滤波单元(20)以及所述X/Ku波段梳状谱及滤波单元(50)连接，所述参考分配单元(90)用于提供参考时钟信号及基准时钟信号；开关电源电路(100)，所述开关电源电路(100)分别与所述DDS及控制单元(10)、所述S波段梳状谱及滤波单元(20)、所述S波段开关滤波单元(40)、所述X/Ku波段梳状谱及滤波单元(50)以及所述X/Ku波段开关滤波单元(70)连接，所述开关电源电路(100)用于对所述DDS及控制单元(10)、所述S波段梳状谱及滤波单元(20)、所述S波段开关滤波单元(40)、所述X/Ku波段梳状谱及滤波单元(50)以及所述X/Ku波段开关滤波单元(70)进行供电以及实现波段控制。2.根据权利要求1所述的频率跳变的宽带信道频率合成器，其特征在于，所述参考分配单元(90)采用100MHz恒温晶振生成参考时钟信号并根据所述参考时钟信号经过功分网络为所述DDS及控制单元(10)、所述参考分配单元(90)、所述S波段梳状谱及滤波单元(20)以及所述X/Ku波段梳状谱及滤波单元(50)提供基准时钟信号。3.根据权利要求1所述的频率跳变的宽带信道频率合成器，其特征在于，所述宽带信道频率合成器还包括外部控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：王杨，杜金灿，孙增，薄淑华，
申请(专利权)人：北京振兴计量测试研究所，
类型：发明
国别省市：