[發明專利]一種快速捷變的寬帶頻率合成器

有效

• 申請號: 201911415199.3
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111106830B
• 公開（公告）日: 2022-12-23
• 發明（設計）人: 張勇軍;周波;劉杰;吳文通;査加林
• 申請（專利權）人: 陜西烽火電子股份有限公司
• 主分類號: H03L7/16
• 分類號: H03L7/16
• 代理公司: 西安睿通知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 61218
• 代理人: 惠文軒

本發明公開了涉及一種快速捷變的寬帶頻率合成器，應用于無線超外差通信設備的本振或射頻激勵信號，本發明的頻率合成器的快速換頻由第一集成鎖相環和第二集成鎖相環交替工作完成，每個集成鎖相環的頻率鎖定過程提前預置完成，因而系統換頻時間由第一射頻開關切換時間和微帶濾波器換頻時間決定，第一射頻開關切換時間小于1μs，微帶濾波器換頻時間小于10μs，頻率合成器換頻時間可達到10μs以內。結合第三集成鎖相環，系統輸出頻率范圍為30MHz～7GHz，頻率范圍寬，換頻時間小于10μs，轉換時間短，能滿足寬頻段高速跳頻系統的應用要求。

技術領域

本發明屬于通信系統技術領域，尤其涉及一種快速捷變的寬帶頻率合成器，應用于無線超外差通信設備的本振或射頻激勵信號。

背景技術

頻率合成器是電子儀器設備、通信系統的核心部件，是決定系統性能的關鍵設備或部件。迄今為止,共出現過三種頻率合成技術,分別是直接合成技術(DS)、鎖相合成技術(PLL)和直接數字合成技術(DDS)。DS頻率合成器體積大、成本高，輸出寄生頻率的數量多，限制性大。PLL具有輸出頻率高、頻帶寬、雜散性能好的特點,但是由于決定其輸出分辨率的參考頻率大小直接影響輸出頻率性能的好壞及頻率轉換時間，很難滿足要求分辨率高、轉換時間快的系統，采用小數分頻可以解決這個問題,但是又引入了小數雜散。DDS具有分辨率高,轉換速度快等優點，但由于采用了全數字的結構，輸出頻率不高，雜散分量多，應用范圍受限。

PLL和DDS技術有著各自的優缺點,將這兩種技術結合起來,可達到取長補短，提高頻率合成器性能，成為目前主要的設計方法。但是隨著應用需求和通信電子技術的發展，對測量儀器、通信設備也有了新的要求，如要求設備集成度高、頻段寬、抗干擾能力強，這將對設備的頻率合成器提出更高要求，如輸出頻率范圍寬、頻率捷變時換頻時間短，相位噪聲、雜散性能優良。目前的頻率合成技術仍然存在換頻時間長的問題，要縮短換頻時間又造成噪聲性能下降，同時頻率范圍不夠寬，無法滿足寬頻段本振或射頻輸出需求。

發明內容

為了解決上述問題，本發明的目的是提出一種快速捷變的寬帶頻率合成器，本發明通過設計三個鎖相環進行頻率合成，其中，工作頻率為30MHz～3GHz范圍時，采用前兩個鎖相環交替工作，提前預置鎖定，通過電子開關切換直接輸出，第三個鎖相環路及混頻電路不參與工作。工作頻率為3GHz～7GHz范圍時，前兩個鎖相環交替工作輸出信號(1GHz～3GHz)與第三個鎖相環輸出固定頻率(4GHz)信號混頻輸出寬頻段(3GHz～7GHz)射頻信號。因此該頻率合成器可輸出30MHz～7GHz頻率范圍的信號，換頻時間小于10μs，具有頻率范圍寬、鎖定時間短、相位噪聲低、雜散性能優良等特點。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以解決。

一種快速捷變的寬帶頻率合成器，包括：標準頻率生成器、控制器、第一集成鎖相環、第二集成鎖相環、第三集成鎖相環、第一射頻放大器、第二射頻放大器、第三射頻放大器、混頻器、低通濾波器、帶通濾波器、微帶濾波器；

所述標準頻率生成器生成基準頻率信號，并將其分別輸送給第一集成鎖相環、第二集成鎖相環、第三集成鎖相環、控制器，所述控制器根據基準頻率信號和所需的本振或射頻信號的工作頻率分別對第一集成鎖相環、第二集成鎖相環、第三集成鎖相環、微帶濾波器和射頻開關送入對應的頻率控制字、時鐘和控制信號；

所述第一集成鎖相環和第二集成鎖相環根據各自接收到的頻率控制字、時鐘、控制信號進行交替鎖定，并采用第一射頻開關切換輸出對應集成鎖相環鎖定的連續低頻信號；所述第一射頻開關輸出的連續低頻信號依次經過第一射頻放大器和低通濾波器后，得到濾除諧波的頻率信號；

當所需工作頻率在[30MHz,3GHz]范圍內時，所述濾除諧波的頻率信號通過第二射頻開關切換進行低頻輸出；