一种低相噪频率合成器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种低相噪频率合成器，它涉及通信、测量领域中的一种覆盖C频段频率合成器产品。它由恒温晶振、鉴相器和可变分频器、环路滤波器、压控振荡器组、射频开关、分路器、控制单元等组成。本实用新型采用压控振荡器切换工作技术，在C频段（5.8GHz～8GHz）应用频率范围内，锁相环采用两只窄带压控振荡器控制选通工作的工作模式，代替以往单只宽带压控振荡器的覆盖全频段工作模式。锁相环工作时，充分发挥窄带压控振荡器器件具有的高低端调谐灵敏度一致性好、相位噪声指标高等优势。通过试验验证，采用本实用新型的技术方案后，较常规使用宽带压控振荡器频率合成器，相位噪声可改善6dB～8dB。该实用新型适合应用于对输出信号相位噪声较低、体积小、结构简单、成本低的情况。
【专利说明】一种低相噪频率合成器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及通信领域、测量领域中的C频段低相噪频率合成器。
技术背景
[0002]目前现代通信领域、电子测量领域中使用的各种接收机、通信设备、仪器、仪表等，都要应用到频率合成器。频率合成器指标高低是决定电子系统性能好坏的关键设备。随着对频率合成器提出了越来越高的要求，低相位噪声合成器发展也越来越迅速，并得到了广泛的应用。
[0003]目前的设计频率合成器所采用的频率合成技术分别是:直接频率合成技术(DS)、间接频率合成技术(即锁相环技术PLL)、直接数字式频率合成技术(DDS)和混合式频率合成技术。另外还有将几种技术相互结合的混合频率合成方法。
[0004]直接频率合成技术是把一个或多个基准频率通过倍频、分频、混频等措施，实现频率的算术运算，最后合成所需的频率。其优点是:频率切换速度快、相位噪声可以做得很好。缺点是电路结构复杂、体积大、成本较高、研制调试比较困难。
[0005]间接频率合成技术(PLL)合成利用了相位反馈控制原理，其优点是:能有效地抑制输出信号的远端杂散，有很好的选择性，门限性能好，在对频率切换速度要求不高，缺点是间接频率合成技术的换频时间环路带宽相互制约，但很难兼顾输出信号的杂散抑制、换频时间、频率分辨率等多方面的综合指标。
[0006]直接数字式频率合成技术(DDS)利用采样定理，通过查表法产生需要的波形。其优点是具有极高的频率分辨率，频率切换速度快，而且体积小及成本低；主要缺点是受时钟频率的限制输出频率有限，并且由于DDS信号产生的基本原理，产生信号的杂散指标相对另两种技术也比较差。
[0007]综合考虑技术实现相位噪声、杂散抑制、频率范围、体积/结构复杂度等因素，锁相环合成法具有比较优势，在体积、功耗比较小的情况下，可以在实现相对较窄的频率范围内，可以达到较好的相位噪声和杂散指标。
[0008]目前大量应用的锁相环频率合成方式中，由于锁相环技术的基本工作原理，存在以下问题:受压控振荡器器件加工工艺限制，随着压控振荡器覆盖频率范围的增加，它的高低频率端调谐灵敏度变化过大，导致环路滤波器与压控振荡器不适应。如压控振荡器输出频率范围为5.8GHz?8GHz时，在输出频率的高端，7.9GHz?8.0GHz范围内，相位噪声只能达到-85dBc/HZ@10kHZ。同时宽带压控振荡器相位噪声指标较之窄带压控振荡器也会恶化，如窄带压控振荡器5.8GHz?6.6GHz，输出频率6.6GHz时相位噪声达到-80dBc/Hz@10kHz，而宽带压控振荡器5.8GHz?8GHz，输出频率6.6GHz时相位噪声为-75dBc/HZ@10kHZ，两者相差5dB。压控振荡器的较高噪声最终会影响到锁相环最终指标。
[0009]随着现代通信领域和现代测量领域对频率合成器提出了越来越高的要求，常规的锁相环频率合成方式在有些情况下已经不能满足要求。实用新型内容
[0010]为解决上述【背景技术】中的问题，本实用新型提供了一种满足宽带低相噪要求，输出频率为5.8GHz?8GHz，频率步进为IOMHz，相位噪声达到-100dBc/Hz@10kHz。
[0011]本实用新型的技术方案如下:
[0012]一种低相噪频率合成器，其特征在于包括:
[0013]恒温晶振1，用于生成参考信号；
[0014]鉴相器2，用于将恒温晶振I输出的参考信号和可变分频器3输出的分频处理后的信号进行频率或相位比较，输出频率或相位误差信号；
[0015]环路滤波器4，用于对鉴相器输出的频率或相位误差信号进行环路滤波器；
[0016]压控振荡器组5，用于在环路滤波器4输出的信号的控制下，产生射频信号；
[0017]射频开关6，在控制单元8的控制下，用于将压控振荡器组5输出的射频信号进行选择切换；
[0018]分路器7，用于将射频开关6选择输出的信号进行分路，一路进行对外输出，另一路输出至可变分频器3;
[0019]可变分频器3，在控制单元8的控制下，用于将分路器7输出的射频信号进行分频处理；
[0020]控制单元8，用于对可变分频器3、环路滤波器4、压控振荡器组5和射频开关6进行控制。
[0021]其中，所述恒温晶振，采用恒温晶体振荡器；所述鉴相器、可变分频器，采用HMC703LP4E ;所述压控振荡器，采用2只窄带集成压控振荡器；所述射频开关，采用微波宽带低差损开关；所述控制单元，采用FPGA进行控制，并且输出端加光电耦合器进行隔离。
[0022]本实用新型与现有技术相比，所取得的有益效果为:
[0023]本实用新型采用压控振荡器切换工作技术，在C频段(5.8GHz?8GHz)应用频率范围内，锁相环采用两只窄带压控振荡器开关选通工作的工作模式，代替以往单只宽带压控振荡器的覆盖全频段工作模式。锁相环工作时，充分发挥窄带压控振荡器器件具有的高低端调谐灵敏度一致性好、相位噪声指标高等优势。通过试验验证，采用本实用新型的技术方案后，较常规使用宽带压控振荡器频率合成器，相位噪声可改善6dB?8dB。该实用新型适合应用于对输出信号相位噪声较低、体积小、结构简单、成本低的情况。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1是本实用新型的电原理框图。
【具体实施方式】
[0025]结合图1，对本实用新型进行进一步的详细描述。
[0026]一种低相噪频率合成器，包括:恒温晶振1、鉴相器2、可变分频器3、环路滤波器4、压控振荡器组5和射频开关6、分路器7和控制单元8。图1是本实用新型的电原理框图，实施例按图1进行连接线路。
[0027]恒温晶振I，用于生成参考信号；鉴相器2，用于将恒温晶振I输出的参考信号和可变分频器3输出的分频处理后的信号进行频率或相位比较，输出频率或相位误差信号；环路滤波器4，用于对鉴相器输出的频率或相位误差信号进行环路滤波器；压控振荡器组5，用于在环路滤波器4输出的信号的控制下，产生射频信号；射频开关6，在控制单元8的控制下，用于将压控振荡器组5输出的射频信号进行选择切换；分路器7，用于将射频开关6选择输出的信号进行分路，一路进行对外输出，另一路输出至可变分频器3 ;可变分频器3，在控制单元8的控制下，用于将分路器7输出的射频信号进行分频处理；控制单元8，用于对可变分频器3、环路滤波器4、压控振荡器组5和射频开关6进行控制。
[0028]本实用新型的技术方案是采用压控振荡器切换工作技术，实施例通过使用2只窄带高指标压控振荡器选通工作覆盖全频段的方法，实现C频段(5.8GHz~8GHz)低相噪频率合成器。
[0029]如图1所示，恒温晶振输出信号鉴相器的一路参考信号，压控振荡器组经射频开关选通和分路器分路的输出信号作为另一路反馈信号，两路信号经可变分频器和鉴相器进行相位/频率比较。输出的误差电压信号，经环路滤波器后进入电源开关选通的相应压控振荡器的控制端，控制该压控振荡器的输出频率，从而使锁相环进入锁定状态。
[0030]可以通过测试数据进行比较。表1为常规单环普通方案和本实用新型所述的方案测试数据比较。
[0031]表1
【权利要求】
1.一种低相噪频率合成器，其特征在于包括: 恒温晶振(I)，用于生成参考信号； 鉴相器(2)，用于将恒温晶振(I)输出的参考信号和可变分频器(3)输出的分频处理后的信号进行频率或相位比较，输出频率或相位误差信号； 环路滤波器(4)，用于对鉴相器输出的频率或相位误差信号进行环路滤波器； 压控振荡器组(5)，用于在环路滤波器(4)输出的信号的控制下，产生射频信号； 射频开关(6)，在控制单元(8)的控制下，用于将压控振荡器组(5)输出的射频信号进行选择切换； 分路器(7)，用于将射频开关(6)选择输出的信号进行分路，一路进行对外输出，另一路输出至可变分频器(I)； 可变分频器(3)，在控制单元(8)的控制下，用于将分路器(7)输出的射频信号进行分频处理； 控制单元(8)，用于对可变分频器(3)、环路滤波器(4)、压控振荡器组(5)和射频开关(6)进行控制。
2.根据权利要求1所述的低相噪频率合成器，其特征在于: 所述鉴相器、可变分频器，采用HMC703LP4E ； 所述压控振荡器，采用两只窄带集成压控振荡器； 所述射频开关，采用微波宽带低差损开关； 所述控制单元，采用FPGA进行控制，并且输出端加光电耦合器进行隔离。
【文档编号】H03L7/099GK203596813SQ201320835510
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2013年12月18日 优先权日:2013年12月18日
【发明者】许明, 郄锦辉, 舒燕 申请人:中国电子科技集团公司第五十四研究所