高速线性调频信号源电路制造技术

一种高速线性调频信号源，属于电子技术领域，是一种基于参考单元可高速产生高线性度的宽带调频信号源，可通过参考电压的采集和变换、快速输出的方法，实现高速高线性的调频信号的输出，具有参考电压获取和高速调频输出两种工作状态，高速调频输出的速率可通过时钟信号或通过扫频数字量序列的长度进行控制，同时可以作为任意调频特性的信号源，可用于电子测量、雷达、通信系统和电子对抗等技术领域，具有调频线性度高、频率转换速度快、成本低等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术高速线性调频信号源属于电子
，具体来说是一种能够高速产生高线性度调频信号的信号源，可广泛用于电子测量、雷达、交通导航等领域。二、技术背景宽带线性调频信号源广泛应用于电子测量、交通导航、汽车防撞、调频雷达、压缩接收机、雷达模拟器、电子战等领域，产生线性调频信号的主要技术有模拟技术和数字技术，模拟技术主要利用扫频电压对压控振荡器直接进行调制，由于VCO存在着本质上的非线性，即输出频率与调制电压之间存在比较大的非线性关系，当采用线性的电压进行频率调制时，VCO输出的频率信号实际上是非线性的。为了消除非线性，一般采用2种方法开环校正和闭环校正。开环校正中分硬件和软件两种方式，硬件方式是根据VCO的非线性特性，采用运算放大器和电阻构成非线性函数补偿器对VCO的非线性进行补偿，这种方法的补偿精度比较低；软件的方法是预先测量VCO的电压频率关系，存储在存储器中，实际使用时按预先存储的数字量由D/A转换器进行扫频电压的输出，这种方法的缺点是每个VCO的特性均不相同，在生产调试过程中工作量很大，不易批量化生产，实际使用过程中受温度影响也很大，难以保证测量精度。闭环校正的方法通过实时测量高频微波信号的频率或相位，采用迭代计算的方法进行校正，虽然校正精度高，但是由于需要测量高频微波信号的频率或相位，从而使硬件成本高，而且运算量大。近年来采用数字技术直接或间接合成线性调频信号日益广泛，直接数字频率合成技术具有数字控制、频率捷变、相位连续的优点，缺点是杂散大、相位噪声大、频段比较低，一般在300MHz左右，虽然有1GHz的直接数字频率合成器，但是价格昂贵，无法接受，而且利用直接数字频率合成技术所产生的频率带宽有限，目前最大为500MHz，无法满足大带宽的要求。采用锁相环技术可以达到大带宽，但是存在频率分辨率低和调频时间慢的问题，在快速变频时容易产生失锁，无法达到高速调频的要求。
技术实现思路
本专利技术高速线性调频信号源目的在于提供一种可以高速产生高线性度的调频信号源，解决现有信号源存在的调频线性度低、工作频段低、调频带宽小和调频速率低的问题，同时有利于降低成本，便于生产和调试。本专利技术高速线性调频信号源是一种基于参考单元的高速产生高线性度的调频信号源，其特征在于I.高线性度的低速线性调频信号参考单元，为整个信号源提供参考频率信号和参考电压信号；II.通过参考电压的采集和变换、快速输出的方法得到高速高线性度调频信号输出；III.信号源具有参考电压获取和高速调频输出两种工作状态，在参考电压获取状态时，可作为一种低速的线性调频信号源来使用；IV.高速调频输出的速率可通过选择对双端口存储器读地址总线的更新速率和输出控制信号的频率以及D/A转换器的转换时钟信号的频率由可编程逻辑电路控制，或者通过扫频数字量序列的长度进行控制；V.根据本专利技术的原理，通过微控制器的编程可实现其它调频特性的信号源，具体来讲，本专利技术主要包括微控制器1、可编程逻辑控制电路2、参考电压采样电路15、模拟开关10、调频电压输出变换单元、参考频率产生单元和用于同其它设备相连接的接口单元17，调频电压输出变换单元主要由双端口存储器3、高速D/A转换器16、滤波器14、可变增益放大器13组成，参考频率产生单元由高稳定基准频率源4、直接数字频率合成器5、数字锁相环6、低通滤波器7、分频器8、缓冲放大器9、缓冲放大器11和压控振荡器12构成，高稳定基准频率源4产生高稳定度的基准频率信号作为直接数字频率合成器5的基准频率信号，直接数字频率合成器4接受微控制器1的控制，可以产生参考频率信号作为数字锁相环6的参考输入，压控振荡器12输出的高频信号经过分频器8后进入数字锁相环6，经过数字锁相环6内部的鉴相器与参考输入信号鉴相比较后，由内部的电荷泵输出误差控制信号，该信号经过低通滤波器7滤除高频干扰信号经过缓冲放大器9和模拟开关10和缓冲放大器11后，作为压控振荡器12的控制电压，对输出频率进行调整，直到数字锁相环6的两个输入信号的相位不再发生变化时，数字锁相环6进入锁定状态，并输出锁定信号给微控制器1，此时，控制电压维持在一定值上，该电压对应着一定频率值的微波信号，可以作为高速调频输出时的控制电压信号，这样通过微控制器1对直接数字频率合成器5的控制可以产生在调频信号范围内的稳定的线性频率输出和对应的参考电压信号，通过参考电压采样电路15对该电压信号进行采集量化，转换成数字量序列，由微控制器存储到调频电压输出变换单元的双端口存储器3中，将该数字量通过调频电压输出变换单元输出即可获得高速高线性度的调频信号输出，调频电压输出变换单元中的双端口存储器3接受微控制器1和可编程逻辑电路2的控制，微控制器1控制双端口存储器3的一个端口，通过地址总线寻址，通过数据总线写入数据，可编程逻辑电路2可以高速产生线性连续变化的地址信号对双端口存储器3的输出端口进行高速寻址扫描，同时控制双端口存储器3的输出允许信号和高速D/A转换器16的转换时钟信号，高速输出存储在双端口存储器3内部的量化后的参考电压数字量序列，输出的数字量进入高速D/A转换器16在由可编程逻辑电路2提供的转换时钟信号驱动下，将数字量转换成电压信号，该电压信号经过用于消除高速D/A转换器16的高频干扰和输出毛刺的低通滤波器14和用于提高控制电压信号动态范围的可变增益放大器13后，通过模拟开关10的选择输出，经过缓冲放大器11作为压控振荡器12的控制电压，产生对应的频率信号，信号源有两个工作状态，分别是参考电压获取状态和高速调频信号输出状态，这两个工作状态由模拟开关10进行切换，当切换到参考电压获取状态时，压控振荡器12接受缓冲放大器9输出的电压信号控制，这时，本专利技术高速调频信号源也可作为一种低速的调频信号源来使用，当切换到高速调频信号输出状态时，压控振荡器12接受可变增益放大器13输出的电压信号控制，实现高速的调频信号输出，根据本专利技术，利用微控制器1编程控制直接数字频率合成器5可产生其它形式的调频信号输出，通过采集对应的参考电压，转换成对应的数字序列，经由调频电压输出变换单元输出控制压控振荡器12可高速产生任意调频形式的调频信号输出，信号源可通过接口单元17同计算机或其它设备进行通信，交换数据，显示或设定工作状态、频率范围等；图2详细说明了本专利技术高速线性调频信号源的工作流程，在开始后，参考电压采集状态切换过程18将模拟开关10切换到允许缓冲放大器9的输出通过的状态，实际上是数字锁相环6的输出，控制压控振荡器12产生参考频率，或者进行低速的调频信号的输出，控制字设定过程19对锁相环6和直接数字频率合成器5的控制字进行设定，使压控振荡器12输出为扫频范围的起始点，锁相环锁定检测过程20判断锁相环6是否处于锁定状态，如果处于锁定状态则进行参考电压采集的过程21，对压控振荡器12的控制电压进行采集并存储，在频率递增过程22中递增频率控制字，使压控振荡器12的输出按预定的频率逐步增加，扫频递增结束判断过程23判断是否达到扫频范围的终点，如果未达到，则返回锁相环锁定检测过程20，否则结束参考电压采集工作状态，数字量变换过程24对采集到的数字量序列进行变换，变换的结果用于高速调频信号输出的控制，高速调频输出状态切换过程25将模拟开关1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高速线性调频信号源，是一种基于低速频率参考单元可高速产生高线性度的宽带调频信号源，其特征在于：Ⅰ．高线性度的低速线性调频信号参考单元，为整个信号源提供参考频率信号和参考电压信号；Ⅱ．通过参考电压的采集和变换、快速输出的方法得到高速高线性度调频信号输出；Ⅲ．信号源具有参考电压获取和高速调频输出两种工作状态，在参考电压获取状态时，可作为一种低速的线性调频信号源来使用；Ⅳ．高速调频输出的速率可通过选择对双端口存储器读地址总线的更新速率和输出控制信号的频率以及Ｄ／Ａ转换器的转换时钟信号的频率由可编程逻辑电路控制，或者通过扫频数字量序列的长度进行控制；Ⅴ．通过编程可实现其它调频特性的信号源，具体来讲，本专利技术主要包括微控制器（１）、可编程逻辑控制电路（２）、参考电压采样电路（１５）、模拟开关（１０）、调频电压输出变换单元、参考频率产生单元和用于同其它设备相连接的接口单元（１７），调频电压输出变换单元主要由双端口存储器（３）、高速Ｄ／Ａ转换器（１６）、滤波器（１４）、可变增益放大器（１３）组成，参考频率产生单元由高稳定基准频率源（４）、直接数字频率合成器（５）、数字锁相环（６）、低通滤波器（７）、分频器（８）、缓冲放大器（９）、缓冲放大器（１１）和压控振荡器（１２）构成，高稳定基准频率源（４）产生高稳定度的基准频率信号作为直接数字频率合成器（５）的基准频率信号，直接数字频率合成器（４）接受微控制器（１）的控制，可以产生参考频率信号作为数字锁相环（６）的参考输入，压控振荡器（１２）输出的高频信号经过分频器（８）后进入数字锁相环（６），经过数字锁相环（６）内部的鉴相器与参考输入信号鉴相比较后，由内部的电荷泵输出误差控制信号，该信号经过低通滤波器（７）滤除高频干扰信号经过缓冲放大器（９）和模拟开关（１０）和缓冲放大器（１１）后，作为压控振荡器（１２）的控制电压，对输出频率进行调整，直到数字锁相环（６）的两个输入信号的相位不再发生变化时，数字锁相环（６）进入锁定状态，并输出锁定信号给微控制器（１），此时，控制电压维持在一定值上，该电压对应着一定频率值的微波信号，可以作为高速调频输出时的控制电压信号，这样通过微控制器（１）对直接数字频率合成器（５）的控制可以产生在调频信号范围内的稳定的线性频率输出和对应的参考电压信号，通过参考电压采样电路（１５）对该电压信号进行采集量化，转换成数字量序列，由微控制器（１）存储到调频电压输出变换单元...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：阎高伟，谢刚，谢克明，王丽艳，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：14[中国|山西]