[發(fā)明專利]細(xì)步進(jìn)超寬帶捷變頻低雜散低相噪頻率合成器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110383289.6
• 申請(qǐng)日: 2011-11-25
• 公開（公告）號(hào): CN102571086A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周熹;楊柳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七二四研究所
• 主分類號(hào): H03L7/26
• 分類號(hào): H03L7/26
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種細(xì)步進(jìn)超寬帶捷變頻低雜散低相噪頻率合成器涉及技術(shù)。本發(fā)明基于FPGA加直接數(shù)字頻率合成(DDS)技術(shù)，通過(guò)FPGA的編程實(shí)現(xiàn)任意高速運(yùn)算的功能，從而可以不再需要DSP或CPU等慢速輔助芯片進(jìn)行運(yùn)算來(lái)得到控制字，控制單元直接發(fā)送實(shí)際的頻率值和功率值，可以簡(jiǎn)化雷達(dá)系統(tǒng)控制單元，使控制字簡(jiǎn)單直觀發(fā)送快捷，大大縮短系統(tǒng)跳頻時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)步進(jìn)超寬帶捷變頻頻率合成器的靈活、實(shí)時(shí)計(jì)算和高速控制，實(shí)現(xiàn)頻率合成器各種復(fù)雜靈活的工作模式，完成細(xì)步進(jìn)、捷變頻信號(hào)的產(chǎn)生，在通過(guò)分段式頻率合成技術(shù)，完成細(xì)步進(jìn)超寬帶捷變頻低雜散低相噪頻率合成器。

背景技術(shù)

新體制多功能雷達(dá)對(duì)頻率合成器的指標(biāo)提出了更高要求，特別是對(duì)控制方式、帶寬、頻率步進(jìn)、跳頻時(shí)間、雜散、相位噪聲指標(biāo)有著更嚴(yán)格的要求。傳統(tǒng)的直接合成模擬式頻率合成器和窄帶直接式數(shù)字頻率合成技術(shù)需要雷達(dá)系統(tǒng)通過(guò)DSP芯片或CPU芯片進(jìn)行查表運(yùn)算將結(jié)果(控制字和各種控制碼)發(fā)送給頻率合成器，實(shí)現(xiàn)頻率合成器的信號(hào)產(chǎn)生和各種混頻單元的控制，這種方式運(yùn)算速度慢，需要多個(gè)控制單元，控制方式復(fù)雜，造成整個(gè)雷達(dá)系統(tǒng)跳頻時(shí)間慢。而且傳統(tǒng)頻率合成器由于控制單元和混頻分段的限制，帶寬一般都很難做到從低頻1Hz到高頻10GHz跨越多個(gè)倍頻程范圍，同時(shí)在此超寬帶條件下滿足快跳頻、低雜散、低相噪指標(biāo)。因此傳統(tǒng)的直接合成模擬式頻率合成器和窄帶直接式數(shù)字頻率合成技術(shù)很難滿足新型雷達(dá)系統(tǒng)的需要，迫切需要一種控制方式簡(jiǎn)便的細(xì)步進(jìn)超寬帶捷變頻且低雜散低相噪的新型頻率合成器。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明采用FPGA實(shí)時(shí)運(yùn)算自查表控制，基于直接數(shù)字頻率合成以及精確分段頻率合成技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)細(xì)步進(jìn)超寬帶捷變頻低雜散低相噪頻率合成器。通過(guò)復(fù)雜的編程實(shí)現(xiàn)基于FPGA的多位數(shù)小數(shù)運(yùn)算，從而實(shí)現(xiàn)通過(guò)FPGA高速運(yùn)算來(lái)完成無(wú)需外部運(yùn)算控制的細(xì)步進(jìn)捷變頻頻率控制，大大提高和改善了頻率合成器的控制方式，頻率跳變速度和實(shí)時(shí)響應(yīng)能力，在雷達(dá)系統(tǒng)中應(yīng)用時(shí)能大大縮短整個(gè)系統(tǒng)的跳頻時(shí)間；采用直接數(shù)字頻率合成技術(shù)，使得頻率合成器具有頻率分辨率高特性，從而實(shí)現(xiàn)了頻率合成器細(xì)步進(jìn)基頻信號(hào)產(chǎn)生功能；通過(guò)基于大量測(cè)試和精確計(jì)算實(shí)現(xiàn)的精確的分段式頻率合成技術(shù)，將基頻進(jìn)行多次開關(guān)切換分段濾波混頻和，有效抑制了雜散和相位噪聲惡化，并且實(shí)現(xiàn)頻帶任意擴(kuò)展，最終輸出超寬帶低雜散低相噪信號(hào)。最終輸出信號(hào)實(shí)現(xiàn)在1Hz-10GHz之間可任意變頻，跳頻時(shí)間小于1.2μS，雜散小于-70dBc，相位噪聲小于-120dBc/輸出功率范圍為-50dBm-+15dBm可控。

附圖說(shuō)明

圖1為細(xì)步進(jìn)超寬帶捷變頻頻率合成器設(shè)計(jì)原理圖；

圖2為基于FPGA快速運(yùn)算功能實(shí)現(xiàn)高速控制和快速捷變頻技術(shù)原理圖。

具體實(shí)施方式

1、采用FPGA作為高速運(yùn)算和實(shí)時(shí)控制單元，用VHDL語(yǔ)言編寫程序，完成下列工作：通過(guò)接收外部命令(包括輸出信號(hào)的頻率實(shí)際值、輸出信號(hào)的功率實(shí)際值)，經(jīng)過(guò)FPGA的編程運(yùn)算，包括對(duì)系統(tǒng)發(fā)送來(lái)的頻率值和功率值。a)根據(jù)分段混頻的分段形式，調(diào)用比較器，按照1Hz-10GHz范圍內(nèi)每100MHz一段對(duì)頻率實(shí)際值進(jìn)行分段，采用不同的運(yùn)算公式，得到一個(gè)可用于后續(xù)計(jì)算的頻率中間值，并且根據(jù)分段生成分段混頻電路控制信號(hào)。具體分段以及運(yùn)算得到頻率中間值方法如下：

●如果頻率實(shí)際值大于等于1Hz且小于等于200MHz，則頻率中間值等于頻率實(shí)際值；

●如果頻率實(shí)際值大于等于1800MHz且小于2300MHz，則生成一個(gè)混頻基準(zhǔn)組查找表：

i.如果頻率實(shí)際值大于等于1800MHz且小于1900MHz，則頻率中間值等于2GHz減去頻率實(shí)際值；

ii.如果頻率實(shí)際值大于等于1900MHz且小于2000MHz，則頻率中間值等于2.1GHz減去頻率實(shí)際值；

iii.如果頻率實(shí)際值大于等于2000MHz且小于2100MHz，則頻率中間值等于2.2GHz減去頻率實(shí)際值；

iv.如果頻率實(shí)際值大于等于2100MHz且小于2200MHz，則頻率中間值等于頻率實(shí)際值減去2GHz；

v.如果頻率實(shí)際值大于等于2200MHz且小于2300MHz，則頻率中間值等于頻率實(shí)際值減去2.1GHz；

vi.如果頻率實(shí)際值大于等于1800MHz且小于1900MHz，則頻率中間值等于2GHz減去頻率實(shí)際值；

vii.如果頻率實(shí)際值大于等于1900MHz且小于2000MHz，則頻率中間值等于2.1GHz減去頻率實(shí)際值；