[發明專利]一種基于雙鎖相環的寬帶捷變頻頻率源

有效

• 申請號: 201410037066.8
• 申請日: 2014-01-24
• 公開（公告）號: CN103795410B
• 公開（公告）日: 2017-03-01
• 發明（設計）人: 姚興強;李躍進
• 申請（專利權）人: 南京熊貓電子股份有限公司;南京熊貓通信科技有限公司;南京熊貓漢達科技有限公司
• 主分類號: H03L7/18
• 分類號: H03L7/18;H03L7/08
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙)32249
• 代理人: 陳建和

技術領域

本發明涉及頻率源設計領域，尤其涉及一種基于雙鎖相環的寬帶捷變頻頻率源。

背景技術

隨著現代通信技術的發展，頻率源在通信中的作用越來越重要。在通信雷達、無線通信、微波測試設備和頻譜監測等系統的射頻前端中，都需要使用寬頻帶、低雜散、低相位噪聲的微波頻率源來提高系統的抗干擾能力以及通信的保密能力。微波頻率源是一個微波系統的心臟，它決定了系統性能的好差。在高精度測距雷達上，微波頻率源就決定了雷達距離分辨率等指標。隨著信號源、頻譜分析儀、矢量網絡分析儀等射頻微波測試設備的發展，對頻率源的各方面指標都提出了越來越高的要求。因此，研究寬頻帶、低相噪、低雜散的微波頻率源具有非常重要的意義。

頻率源中多用到頻率合成技術。隨著技術的發展，許多的新技術被融合在一起用到了頻率合成器中，其中使用較為廣泛的是直接頻率合成技術（DDS）和鎖相環技術（PLL）。這些技術使得頻率源能夠產生很多種能夠滿足各種需求的頻率信號，同時也伴隨著一些問題，比如雜散。而一般情況下，雜散只能依靠在頻率源中選擇特定的頻率點或者使用濾波器來慮除。所以，在使用這些技術的同時要合理設計方案綜合考慮指標滿足設計需求。

發明內容

為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種基于雙鎖相環的寬帶捷變頻頻率源，通過第一級和第二級鎖相環的配合很好的實現了低雜散、寬頻帶、捷變頻的設計目標，可以改善雜散指標、縮短系統鎖定時間，提高系統的可靠性，有極好的經濟效益和應用前景。

為實現上述目的，本發明采取如下技術方案：

一種基于雙鎖相環的寬帶捷變頻頻率源，該頻率源包括晶體振蕩器、第一級鎖相環部分、分頻濾波部分、第二級鎖相環部分和可控分頻部分；所述晶體振蕩器用于向第一級鎖相環部分提供參考信號；所述第一級鎖相環部分用于根據晶體振蕩器提供的參考信號進行選頻；所述分頻濾波部分用于對第一級鎖相環部分選出的頻點進行分頻，獲得第二級鎖相環部分的參考信號；所述第二級鎖相環部分用于根據分頻濾波部分提供的參考信號進行捷變頻調制、寬帶調頻，獲得寬帶調頻信號；所述可控分頻部分對寬帶調頻信號的頻率帶寬進行擴展，以獲得所需頻率帶寬的輸出信號。

更進一步的，第一級鎖相環部分包括鎖相環芯片、三階無源環路濾波器、窄帶壓控振蕩器和功分器；所述鎖相環芯片電荷泵輸出后與三階無源環路濾波器相連，從而將晶體振蕩器輸入的參考信號轉化為平均電壓信號輸出，所述窄帶壓控振蕩器根據平均電壓信號生成所需頻點對應的頻率信號，所述功分器將窄帶壓控振蕩器生成的頻率信號一路送入分頻濾波部分，另一路反饋至鎖相環芯片。本發明選擇無源環路濾波器，可以避免環路濾波中有源器件引入噪聲導致的相噪惡化

更進一步的，晶體振蕩器為高穩定度的恒溫晶振，輸出頻率為100MHz，相位噪聲達到155dBc/Hz@1kHz。所述晶體振蕩器提供的參考信號為100MHz參考信號，所述第一級鎖相環部分選頻后輸出2400MHz或者2500MHz頻率信號。

更進一步的，分頻濾波部分包括分頻器、放大器和濾波器，第一級鎖相環部分選出的頻點經分頻器分頻、放大器信號放大和濾波器濾波后生成第二級鎖相環部分參考信號。

更進一步的，分頻器為50分頻器，通過2分頻器和25分頻器并聯方式實現，所述濾波器為7階橢圓濾波器，所述第二級鎖相環部分參考信號頻率為48MHz或者50MHz，所述放大器增益為15dB。

更進一步的，第二級鎖相環部分包括鎖相環芯片、三階有源環路濾波器、電壓預置電路和寬帶壓控振蕩器；所述鎖相環芯片電荷泵輸出后與三階有源環路濾波器相連，從而將分頻濾波部分輸入的參考信號轉化為平均電壓信號輸出；所述電壓預置電路將平均電壓信號變換為寬帶電壓信號，所述寬帶壓控振蕩器根據寬帶電壓信號生成寬帶調頻信號，所述寬帶調頻信號一路經二分頻器反饋至鎖相環芯片，另一路輸入可控分頻部分。

更進一步的，電壓預置電路在FPGA芯片控制下將平均電壓信號變換為寬帶電壓信號。

更進一步的，寬帶壓控振蕩器采用HMC587LC4B芯片，HMC587LC4B芯片的帶寬可達到5-10GHz，相位噪聲可達到-95dBc/Hz@100kHz。