[實用新型]基于DDS諧波提取技術的頻率源

有效

• 申請號: 201320475603.8
• 申請日: 2013-08-06
• 公開（公告）號: CN203399086U
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 文繼國
• 申請（專利權）人: 成都信息工程學院
• 主分類號: H03L7/16
• 分類號: H03L7/16
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務所(普通合伙) 51227
• 代理人: 李順德

技術領域

本實用新型涉及微波頻率源，特別涉及一種基于DDS諧波提取技術的頻率源。

背景技術

在微波技術中，頻率源是一個重要的核心部件，擔負著為系統提供穩定、精確的工作頻率的任務。在要求帶寬較寬的頻率源中，常常采用頻率合成技術。

DDS（Direct?Digital?Synthesizer，DDS直接數字頻率合成器，簡稱頻率合成器，屬于模擬集成電路，有時也稱為DDS芯片）采用的是全數字結構，在很多方面的性能指標遠遠超出傳統頻率合成技術。市場上現有的直接數字頻率合成器由于芯片工作時受到外部時鐘以及內部集成的DAC和ROM的工作速度限制，使其輸出的最高頻率受限，目前市場上采用CMOS、TTL等工藝制作的DDS芯片，當參考時鐘（頻率為ω_S）確定后，DDS的輸出頻率范圍一般為0～40%ω_S，通常僅能合成幾十兆赫茲到幾百兆赫茲的信號。

DDS是從相位概念出發根據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，輸出所需頻率信號。DDS主要由相位累加器，波形存儲器和數模轉換器（DAC）構成。在DDS工作時，相位累加器在參考時鐘頻率的控制下以預先設定好的頻率控制字作為步長進行線性累加，得到相位碼對波形存儲器進行尋址輸出幅度碼，由DAC轉換為階梯波再經低通濾波器平滑后得到相應的合成頻率信號。現有利用DDS產生高頻信號的方法主要有兩種：一種方法是采用DDS作為鎖相環電路的參考輸入信號，利用鎖相環電路對頻率較低的信號進行倍頻以獲得所需的高頻信號。但此方案的電路結構較為復雜以及響應時間相對較長。另一種方法是對DDS器件輸出的較低頻率（MHz級）的信號進行倍頻、放大、分頻、濾波等操作以獲得高頻信號（GHz級）。但此方案受到元件數量多、電路結構復雜、能耗高、體積大、雜散大等缺點的限制。目前實際應用中已經有的基于DDS器件的高頻頻率合成器即是通過第二種方案，先將低頻信號倍頻到較高的頻率，選頻后再進行倍頻、選頻直到獲得所需的高頻頻率，并將該高頻信號放大到要求的功率后輸出。

DDS器件頻率合成方案能直接合成的信號頻率低，利用DDS器件合成的低頻信號進行多次倍頻、混頻、濾波、放大等操作獲得高頻信號的合成方案，由于多次倍頻，需要大量倍頻器、混頻器、濾波器、放大器等而導致電路復雜、體積龐大、成本和功耗過高，同時多次倍頻，混頻、分頻等環節會引入大量的雜散，使得DDS雜散抑制差的缺點更加突出，加重了輸出雜散，其結果是結構復雜、雜散大且很難采用濾波器進行濾除，并大大削弱了DDS頻率步進分辨率高的優勢。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題，就是針對現有技術DDS器件構成的頻率源，合成頻率輸出雜散大、結構復雜的缺點，提供一種基于DDS諧波提取技術的頻率源，降低雜散、簡化電路結構。

本實用新型解決所述技術問題，采用的技術方案是，基于DDS諧波提取技術的頻率源，包括DDS頻率源，所述DDS頻率源由振蕩器、控制系統和DDS構成，其特征在于，還包括諧波選頻電路、放大器、帶通濾波器和倍頻器；所述諧波選頻電路與DDS連接，提取所述DDS輸出頻率高次諧波信號并輸入放大器；所述帶通濾波器與放大器連接，對放大器輸出信號進行濾波處理，濾除帶外干擾信號；所述倍頻器與濾波器連接，對濾波器輸出信號進行倍頻處理，提高信號頻率。

實際實驗中發現，DDS芯片輸出的頻譜包含合成的信號頻率ω_DDS與該信號的諧波頻率ω_m，且二者的關系式為ω_m=n·ω_S±ω_DDS，n=0,±1,±2......（ω_S為參考頻率），因此可以直接利用DDS合成信號的諧波來獲取較高頻率的信號。本實用新型的技術方案，在DDS芯片后加上一個諧波選頻電路，將所需的諧波頻率篩選出來，然后將其放大到所需的功率（倍頻器所需的功率），通過簡單的一次倍頻就可以獲得所需頻率信號。

具體的，所述諧波選頻電路為聲表面濾波器。

具體的，所述帶通濾波器為聲表面濾波器。

諧波選頻電路的功能就是相當于一只帶通濾波器。由于聲表面波濾波器具有工作頻率高、通頻帶寬、選頻特性好、體積小和重量輕等特點，并且可采用與集成電路相同的生產工藝，制造簡單，成本低，頻率特性的一致性好，非常適合用于本實用新型的諧波選頻電路和帶通濾波器。