一种宽带细步进频率合成电路及方法技术

本发明专利技术公开了一种宽带细步进频率合成电路及方法，涉及频率合成技术领域，包括基准单元、中频单元、本振单元和扩频单元。基准单元产生低噪声基准信号，输出端与中频单元信号输入端和本振单元信号输入端连接。中频单元产生细步进宽带中频信号，输出端与扩频单元的信号输入端连接。本振单元产生低相噪本振信号，输出端与扩频单元的信号输入端连接。本振信号与中频信号在扩频单元混频，扩频单元输出即所述频率合成电路输出。本发明专利技术采用梳线级联，直合实现低相噪本振；采用DDS+锁相环实现细步进宽带中频；通过混频搬移、插值填充、频段拼接等手段高效扩展工作带宽，实现跨倍频程的宽带细步进频率合成。频率合成。频率合成。

【技术实现步骤摘要】
一种宽带细步进频率合成电路及方法


[0001]本专利技术涉及频率合成
，更为具体的，涉及一种宽带细步进频率合成电路及方法。

技术介绍

[0002]频率合成技术应用广泛，是外差、超外差变频系统重要功能组成，是通信、干扰等现代电子信息系统核心单元。现代电子信息技术发展对频率源的性能指标提出更高、更全面要求，宽频带、细步进的频率合成技术成为主要研究方向和发展趋势。
[0003]频率合成技术包含锁相环频率合成技术、直接数字式频率合成技术(DDS)和直接频率合成技术。
[0004]锁相环是最广泛使用的频率合成方式，伴随数字器件更新，发展迅速。典型方案采用鉴相器、环路滤波器、压控振荡器形成锁相环，产生锁相基带。再通过倍频或分频扩展频谱。锁相环技术方案简单，易于实现宽带应用，但受限于数字器件特性，难以兼顾频率步进与杂散抑制，且相噪难以提升。
[0005]直接数字式频率合成可实现极细步进频率输出，但受限于器件最高时钟频率，输出频率低、带宽窄，难以满足宽带应用。
[0006]直接频率合成通过对参考信号的加减乘除运算，产生需求频率，无附加数字器件噪声，具备低相噪特点。但所有频点均由模拟方式产生，合成效率低，硬件占用随频点数增多成倍增长，难以兼顾宽带与细步进需求。
[0007]现有宽带频率合成电路已有报到如下：1.2016年，罗明等人发表论文《一种小型毫米波宽带频率源设计实现》。文中方案采用鉴相器配合宽带VCO实现11GHz~20GHz的锁相环电路，通过二倍频扩展频谱至22GHz~40GHz，具备方案简单，易于实现，覆盖频带宽等优点。但该方案无法处理锁相环小数鉴相引入的小数分频杂散，在25MHz频率步进下，杂散抑制60dBc。在保证杂散抑制指标同时，频率分辨率难以进一步提升。此外，受限于鉴相器噪底，相位噪声难以改善。
[0008]2.2019年，孙科等人发表论文《宽带细步进捷变频频率合成器》。文中方案采用DDS产生细步进参考，通过锁相实现5GHz~10GHz基带信号。通过开关选通，分别对上述基带信号进行分频、倍频，将频谱扩展至2GHz~18GHz。该方案具备宽带细步进特点，但相位噪声由锁相环内鉴相器噪底决定，难以提升。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种宽带细步进频率合成电路及方法，兼顾宽带细步进与低相噪的指标需求，创新地结合锁相技术、DDS技术以及直接频率合成技术三种技术优势，采用梳线级联，直合实现低相噪本振；采用DDS+锁相环实现分辨率达1Hz的细步进中频；通过混频搬移、插值填充高效扩展频谱，实现多倍频程，频率步进达1Hz的宽带细步进频率合成电路，同时具备低相噪等优点。
[0010]本专利技术的目的是通过以下方案实现的：一种宽带细步进频率合成电路，包括基准单元、中频单元、本振单元和扩频单元，基准单元产生的低噪声基准信号输出至中频单元和本振单元，分别在中频单元产生细步进中频信号，在本振单元产生低相噪本振信号；扩频单元输入端连接本振单元输出、中频单元输出，扩频单元的输出端即频率合成电路输出。
[0011]进一步地，所述基准单元包括第一梳谱发生器、功分器、滤波器、滤波器；第一梳谱发生器输入晶振提供的低相噪参考信号，产生步进为的低附加噪声宽带梳谱信号，梳谱信号二功分后分别通过滤波器、滤波器，提取第一低噪声基准信号、第二低噪声基准信号。
[0012]进一步地，所述中频单元包括DDS、鉴相器、环路滤波器、压控振荡器、定向耦合器；第一低噪声基准信号输入DDS，选取DDS低杂散性能段作为鉴相器输入；鉴相器、环路滤波器、压控振荡器及定向耦合器构成锁相环，压控振荡器产生的输出信号在鉴相器内经预分频，与DDS产生的极细步进信号实时比相，控制压控振荡器输出频率；配合调整DDS与锁相环设置，产生低杂散、细步进的宽带中频信号，中频覆盖频段为。
[0013]进一步地，所述本振单元包括第二梳谱发生器、第一开关、第二开关、带通滤波器、带通滤波器、带通滤波器、本振调整电路；基准单元产生的第二低噪声基准信号，经第二梳谱发生器产生频率间隔为的宽带梳谱信号；第一开关、第二开关均为单刀三掷开关，对上述梳谱信号进行三选一选通；带通滤波器、带通滤波器、带通滤波器，通带分别为点频，并对偏离中心频率及远端梳谱信号形成有效抑制；相邻本振频点频差相同；第二开关输出端级联本振调整电路，放大选通的点频本振，保证信号功率足以激励后级混频器。
[0014]进一步地，所述扩频单元包括混频器、第三开关、第四开关、带通滤波器~带通滤波器；混频器的输入端连接中频单元和本振单元的输出端，混频器的输出端与第三开关连接，第三开关与带通滤波器~带通滤波器连接，带通滤波器~带通滤波器均与第四开关连接。
[0015]一种基于如上任一所述宽带细步进频率合成电路的方法，在扩频单元包括如下步骤：S1、混频搬移，本振混频搬移宽带中频；S2、插值填充，用步骤S1中宽带中频对相邻本振插值填充，将混频输出的相邻频段有效拼接：；；
S3、分时混频，将多点本振与宽带中频分时混频，分别下变产生：分别上变产生：共六段信号；第三开关、第四开关均为单刀六掷开关，实现六路选通；六路通路分别配合带通滤波器~带通滤波器，滤除六段混频输出中的本振泄露与高阶交调杂散；S4、频段拼接，将步骤S3中下变产生的三输出频段与上变产生的三输出频段有效拼接：；S5、输出，混频输出的六段信号彼此交叠，级联配合，覆盖宽带输出。
[0016]本专利技术的有益效果是：本专利技术采用梳谱发生器级联，高效扩展参考频率，产生高频、大步进梳谱信号，实现低相噪点频产生单元复用。采用DDS作为参考，配合鉴相器实现数字锁相，规避了单一DDS受限于器件时钟，输出频率低、带宽窄的问题；同时解决了单一锁相环受鉴相器限制，难以兼顾高杂散抑制与细步进频率输出的问题；实现分辨率达Hz级的细步进宽带中频。梳谱发生器直合产生的本振信号混频搬移中频，提高输出频率，并兼顾低相噪特性；DDS+锁相环实现的中频信号对相邻本振插值填充，保障输出信号有效覆盖，并兼顾细步进特性。通过优化混频方案，复用本振、中频信号，实现输出频段级联拼接，高效覆盖需求输出的宽带频谱。本专利技术结合DDS、锁相环、直接频率合成各自优点，有效提高输出频率，扩展工作带宽，缩小频率步进，同时具备低相噪特点。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1为本专利技术实施例的电路原理框图。
具体实施方式
[0019]本说明书中所有实施例公开的所有特征，或隐含公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合和/或扩展、替换。
[0020]本专利技术实施例的附图包括图1。下面根据附图1，对本专利技术的技术构思、工本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种宽带细步进频率合成电路，其特征在于，包括基准单元、中频单元、本振单元和扩频单元，基准单元产生的低噪声基准信号输出至中频单元和本振单元，分别在中频单元产生细步进中频信号，在本振单元产生低相噪本振信号；扩频单元输入端连接本振单元输出、中频单元输出，扩频单元的输出端即频率合成电路输出。2.根据权利要求1所述的宽带细步进频率合成电路，其特征在于，所述基准单元包括第一梳谱发生器、功分器、滤波器、滤波器；第一梳谱发生器输入晶振提供的低相噪参考信号，产生步进为的低附加噪声宽带梳谱信号，梳谱信号二功分后分别通过滤波器、滤波器，提取第一低噪声基准信号、第二低噪声基准信号。3.根据权利要求2所述的宽带细步进频率合成电路，其特征在于，所述中频单元包括DDS、鉴相器、环路滤波器、压控振荡器、定向耦合器；第一低噪声基准信号输入DDS，选取DDS低杂散性能段作为鉴相器输入；鉴相器、环路滤波器、压控振荡器及定向耦合器构成锁相环，压控振荡器产生的输出信号在鉴相器内经预分频，与DDS产生的极细步进信号实时比相，控制压控振荡器输出频率；配合调整DDS与锁相环设置，产生低杂散、细步进的宽带中频信号，中频覆盖频段为。4.根据权利要求1所述的宽带细步进频率合成电路，其特征在于，所述本振单元包括第二梳谱发生器、第一开关、第二开关、带通滤波器、带通滤波器、带通滤波器、本振调整电路；基准单元产生的第二低噪声基准信号，经第二梳谱...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵翔，刘武广，陈昌锐，张文锋，周广晏，王燕，金广华，陈睿，苏梦蜀，陈远林，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十九研究所，
类型：发明
国别省市：