[發明專利]基于直接數字式與直接模擬式結合的模塊化頻率合成方法

無效

• 申請號: 201010248698.0
• 申請日: 2010-08-05
• 公開（公告）號: CN101895292A
• 公開（公告）日: 2010-11-24
• 發明（設計）人: 張春榮;余鐵軍;龐建濤;侯濤;任亞欣;饒睿楠
• 申請（專利權）人: 中國兵器工業第二○六研究所
• 主分類號: H03L7/18
• 分類號: H03L7/18
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 張問芬

技術領域

本發明屬于雷達頻率合成技術領域，具體為基于直接數字式頻率合成與直接模擬式相結合的模塊化頻率合成方法。應用在雷達頻率合成器的設計中，實現大幅提高頻率合成器的性能，并對于各個頻段的雷達頻率合成器通用，從而使硬件實現電路具有良好的通用性和可擴展性，

背景技術

頻率合成器是現代電子系統的心臟，也是雷達系統的關鍵部件，其好壞直接影響雷達系統的性能指標。

頻率合成是由一個或幾個參考頻率源產生一個或多個頻率的系統元件的組合。頻率合成技術已有近80年的歷史，早期的頻率合成器主要采用非相干頻率合成方法，非相干頻率合成利用多個晶體振蕩器產生一系列頻點，但是隨著技術的進步，非相干頻率合成技術已經不能滿足雷達系統對于頻率精度和穩定度的需求，這些新的雷達系統要求的精度和穩定度比非相干頻率合成方法所能達到的指標要高幾個數量級。為了達到需求，出現了一些列新方法—相干頻率合成方法，這些方法使用同一個參考源，產生一些列滿足精度和穩定度需求的頻點。目前，幾乎所有的雷達頻率合成器都采用的是相干頻率合方法。

目前的頻率合成器主要分為間接式頻率合成器和直接式頻率合成器兩大類。

間接式頻率合成器也稱鎖相頻率合成器，它利用反饋的原理產生頻率步進，它主要包括模擬鎖相頻率合成器和數字鎖相頻率合成器。目前很多雷達頻率合成器都采用間接式頻率合成方法，這種方法主要的缺陷就是頻率轉換時間、頻率分辨率和相位噪聲等指標較差。采用間接式頻率合成方法實現的頻率合成器其頻率轉換時間一般在幾十到幾百微秒之間，難以滿足目前大多數捷變頻雷達對于頻率轉換時間的要求(一般小于1μS)。并且采用間接式頻率合成方法也很難實現小步進頻率合成器，其頻率分辨率一般只能做到10⁵赫茲量級。另外，采用間接式頻率合成方法實現的頻率合成器其相位噪聲性能較差，難以滿足目前高性能雷達系統對于相位噪聲指標的要求。

直接式頻率合成器以一個高穩定的晶體振蕩器作為參考頻率源，通過對參考頻率源進行分頻、混頻和倍頻得到所需的各種頻率信號。當前也有很多雷達頻率合成器采用直接模擬式頻率合成方法。這種方法雖然彌補了間接式頻率合成方法頻率轉換時間和相位噪聲等指標較差的缺陷，但是這種方法也有其自身的缺陷。雖然采用這種方法理論上可以實現較高的頻率分辨率、可以實現小步進頻率合成器，但是在小步進頻率合成情況下系統的雜散電平指標極差，并且系統復雜、設備量大，會導致系統的成本急劇上升，而且會導致系統的體積相對比較龐大，這是不可取的，也不利于現代雷達頻率合成器的小型化和模塊化應用。

隨著大規模集成電路和微電子技術的發展，出現了一種新的頻率合成方法—直接數字頻率合成方法。直接數字頻率合成(簡稱DDS)是根據正弦函數的產生，從相位出發，由不同的相位給出不同的電壓幅度，即相位-正弦幅度變換，最后濾波，平滑輸出所需要的頻率。它完全不同于目前所熟悉的間接式和直接式頻率合成，因為它是數字處理的。直接數字頻率合成的主要優點是它的輸出頻率、相位和幅度能夠在數字處理器的控制下精確而快速地變換，而且它還具有極微小的頻率調諧和相位分辨率能力。但是目前這種頻率合成技術還有許多問題尚未很好地解決，其中最突出，也是最重要的問題就是相位噪聲和雜散。由于相位截斷和數模轉換器位數的限制導致了直接數字頻率合成器頻譜純度較差、輸出雜散電平較大。另外，受目前數字集成電路材料和工藝水平的限制，直接數字頻率合成器的工作頻段比較低、輸出帶寬也比較窄。目前，工藝成熟、性能可靠、在工程上能夠實用的直接數字頻率合成器的最高輸出頻率也只能達到L波段。所以，單純的直接數字頻率合成器無法實現更高頻率的微波頻率合成器，并且其輸出信號帶寬也相對較小、難以實現寬帶頻率合成，另外其輸出信號雜散指標也很難做的很好。所以，盡管直接數字頻率合成方法解決了頻率轉換時間和頻率分辨率的問題，但是它依然有許多目前技術水平條件下無法解決的問題，使得單純的直接數字頻率合成技術的應用領域和范圍還具有很大的局限性。

發明內容

本發明要解決的問題是針對上述幾種頻率合成方法存在的頻率轉換時間、頻率分辨率、相位噪聲、雜散電平、帶寬、體積和成本等指標之間相互影響和制約的缺陷，提供一種新的頻率合成方法，使上述各項指標能夠兼顧并得到進一步的優化，從而大幅提高整個頻率合成器的性能。

本發明的技術解決方案是將直接數字式頻率合成與直接模擬式相結合進行頻率合成，從而揚棄各自的缺陷，優化了頻率合成的指標。

本發明的技術方案內容如下：