[發(fā)明專利]一種具有超低相位噪聲可調(diào)能力的鎖相環(huán)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110037345.4
• 申請(qǐng)日: 2021-01-12
• 公開（公告）號(hào): CN112886960B
• 公開（公告）日: 2023-01-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于晉龍;胡天濤;馬闖;羅浩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): H03L7/08
• 分類號(hào): H03L7/08;H03L7/18
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 李麗萍

本發(fā)明公開了一種具有超低相位噪聲可調(diào)能力的鎖相環(huán)，包括光電振蕩器，分頻器，鑒相器，環(huán)路濾波器，VCO，定向耦合器，混頻器，低通濾波器和兩個(gè)放大器；光電振蕩器輸出信號(hào)分為兩路：一路輸入混頻器作為本振信號(hào)；另一路經(jīng)過分頻器后作為鑒相器的參考信號(hào)，鑒相器輸出的誤差信號(hào)通過環(huán)路濾波器控制調(diào)節(jié)VCO輸出超低相位噪聲信號(hào)；VCO輸出信號(hào)通過定向耦合器獲得反饋信號(hào)放大后作為混頻器的射頻信號(hào)；混頻器輸出的中頻信號(hào)經(jīng)過低通濾波器和放大后作為鑒相器的反饋信號(hào)；通過調(diào)節(jié)鑒相器參考信號(hào)分頻比和反饋信號(hào)分頻比，便可實(shí)現(xiàn)鎖相環(huán)輸出信號(hào)的相位噪聲與頻率的精確可調(diào)，為相位噪聲校準(zhǔn)裝置設(shè)計(jì)提供了一種準(zhǔn)確有效的方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于一種微波頻率綜合技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有超低相位噪聲可調(diào)能力的鎖相環(huán)設(shè)計(jì)。

背景技術(shù)

現(xiàn)今隨著頻率合成技術(shù)的不斷發(fā)展，信號(hào)源輸出信號(hào)具有極低的相位噪聲，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)相位噪聲的準(zhǔn)確測(cè)試，需對(duì)相位噪聲測(cè)試裝置進(jìn)行準(zhǔn)確校準(zhǔn)。這便要求校準(zhǔn)信號(hào)具有頻率范圍寬、相位噪聲低、相位噪聲準(zhǔn)確可調(diào)的特點(diǎn)，特別在輸出信號(hào)相位噪聲極低的情況下，電路引入的噪聲極易惡化輸出信號(hào)相位噪聲，要實(shí)現(xiàn)精確可調(diào)便十分的困難。目前國(guó)內(nèi)尚無頻率范圍寬的超低相位噪聲校準(zhǔn)信號(hào)源，處于待開發(fā)狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容

眾所周知，光電振蕩器基于光電融合技術(shù)，其輸出信號(hào)具有極低的相位噪聲。本發(fā)明提出一種具有超低相位噪聲可調(diào)能力的鎖相環(huán)，通過采用光電振蕩器輸出信號(hào)為激勵(lì)源，與鎖相環(huán)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)一種具有超低相位噪聲可調(diào)能力的鎖相環(huán)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)輸出信號(hào)的相位噪聲精確可調(diào)。本發(fā)明中，光電振蕩器的輸出信號(hào)作為內(nèi)插混頻鎖相環(huán)的本振信號(hào)，可實(shí)現(xiàn)鎖相環(huán)的超低相位噪聲輸出；降低鎖相環(huán)的鑒相頻率，降低參考信號(hào)、鑒相器底噪對(duì)輸出信號(hào)相位噪聲的噪聲貢獻(xiàn)；利用可變的鎖相環(huán)倍頻次數(shù)，實(shí)現(xiàn)輸出信號(hào)的相位噪聲與頻率的精確可調(diào)。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的一種具有超低相位噪聲可調(diào)能力的鎖相環(huán)，包括光電振蕩器，分頻器，鑒相器，環(huán)路濾波器，壓控振蕩器(VCO)，定向耦合器，第一放大器，混頻器，低通濾波器和第二放大器；所述光電振蕩器輸出信號(hào)分為兩路：一路輸入所述混頻器作為本振信號(hào)；另一路經(jīng)過所述分頻器后作為鑒相器的參考信號(hào)，所述鑒相器輸出的誤差信號(hào)通過所述環(huán)路濾波器控制調(diào)節(jié)所述VCO輸出超低相位噪聲信號(hào)；所述VCO輸出信號(hào)通過所述定向耦合器獲得反饋信號(hào)，該反饋信號(hào)通過第一放大器后作為混頻器的射頻信號(hào)；所述混頻器輸出的中頻信號(hào)依次經(jīng)過所述低通濾波器與第二放大器后作為鑒相器的反饋信號(hào)；所述定向耦合器輸出信號(hào)即為鎖相環(huán)的輸出信號(hào)，該輸出信號(hào)頻率是f₀，相位噪聲是ζ(f₀)；

式(1)和式(2)中，f_lo是所述光電振蕩器輸出信號(hào)頻率，ζ(f_lo)是所述光電振蕩器輸出信號(hào)噪聲；ζ(f_pd)是所述鑒相器底噪，N₀是所述分頻器的分頻比，R是所述鑒相器的參考信號(hào)分頻比，N是所述鑒相器的反饋信號(hào)分頻比。

進(jìn)一步講，本發(fā)明所述的具有超低相位噪聲可調(diào)能力的鎖相環(huán)，其中，所述分頻器分頻比N₀用于降低輸入所述鑒相器的參考信號(hào)頻率，以滿足所述鑒相器的參考信號(hào)輸入頻率范圍；所述鑒相器參考信號(hào)分頻比R用于參與調(diào)節(jié)鎖相環(huán)倍頻次數(shù)；所述鑒相器反饋信號(hào)分頻比N用于參與調(diào)節(jié)鎖相環(huán)倍頻次數(shù)。

利用式(1)和式(2)通過調(diào)節(jié)所述鑒相器參考信號(hào)分頻比R和反饋信號(hào)分頻比N，從而實(shí)現(xiàn)鎖相環(huán)輸出信號(hào)的相位噪聲可調(diào)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明基于光電融合振蕩器的超低相位噪聲輸出信號(hào)作為內(nèi)插混頻鎖相環(huán)的本振信號(hào)，降低鎖相環(huán)的鑒相頻率，降低參考信號(hào)、鑒相器底噪對(duì)輸出信號(hào)相位噪聲的噪聲貢獻(xiàn)，利用可變的鎖相環(huán)倍頻次數(shù)，實(shí)現(xiàn)輸出信號(hào)的相位噪聲與頻率的精確可調(diào)。

附圖說明