[其他]高速低相噪鎖相環式頻率合成器

無效

• 申請號: 85202661
• 申請日: 1985-07-04
• 公開（公告）號: CN85202661U
• 公開（公告）日: 1986-04-23
• 發明（設計）人: 秦士;山秀明;羅向陽;饒鋼
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H03L7/16
• 分類號: H03L7/16
• 代理公司: 清華大學專利事務所
• 代理人: 胡蘭芝

本實用新型屬于電子技術領域，適用于雷達和微波通信系統。

在高頻和甚高頻（VHF）通信方面用的頻率合成器已很普遍，技術成熟，商品種類很多。作為儀器用的微波頻率合成器也有商售。但這些合成器的頻率切換速度都很慢，通常在毫秒量級或更慢。現代雷達和微波通信系統中用的頻率合成器要求具有幾十微秒的切換速度，同時要求具有極高的頻率穩定度（或者說，極低的相位噪聲）。國外已有這類頻率合成器的論文及著作。例如國際電話電報公司（ITT）的奇飛蘭（GILFILLAN）分部（美國）在1980年第34屆頻率控制年會（Proc.34th????Annual????Freguency????Control????Symposium????May????1980）上的論文“采用捷變低相噪鎖相環合成器的L和S波段雷達激勵器”（AnL－and????S－band????RADAR????exciter????using????agile????low????noise????phase????lorked????loop????Synthesigers）中提到的L和S波段鎖相環式頻率合成器采用L波段主鎖相環和工作在300～409MHz的子鎖相環，并由上變頻器和采樣鑒相器構成的S波段鎖相環。具有60微秒的切換速度和－110dBC／Hz的單邊帶相位噪聲密度載波比（1KHz偏移頻率處）的相噪性能。再如惠普公司（HP公司）1984年的儀器“微波合成信號發生器”（Synthesized????Signal????Generator）HP8662A，其相噪性能達到－130dBC／Hz（1KHz偏移頻率處），但是其頻率切換速度在毫秒量級。見1984年HP公司手冊。（1984????HEWLETT????PACKARD????Measurement，Computation，????????Systems）

本實用新型就是針對要求頻率切換速度高同時要求極高的頻率穩定度這類應用而設計的一種微波頻率合成器的核心部分——主鎖相環。采用這種鎖相環并配以倍頻器，就可獲得各常用微波頻段（L、S、C、X頻段）上的頻率合成器。

本實用新型的電路方框圖如附圖1所示。其中參考信號源為高頻率穩定度的石英晶體振蕩器，鎖相環為數字式，分頻器為高速可編程數字分頻器，相位檢波器為數字式。參考頻率經適當分頻后加到相位檢波器，壓控振蕩器（VCO）的一部分輸出經過可變分頻以后加到相位檢波器的另一輸入端。相位檢波器的輸出經過低通濾波和放大后作為環路的誤差信號去控制壓控振蕩器（VCO）的振蕩頻率。VCO工作在超高頻（UHF）頻段，它的頻率與相位檢波器的鑒相頻率相差N倍，N為可變分頻比。控制N就可以改變VCO的頻率。輸出頻率為VCO的頻率，因此改變分頻比N就可以改變輸出頻率。當環路鎖定時，VCO被高穩定的石英晶體振蕩器鎖住，因而得到頻率穩定度很高的輸出信號。控制電路的輸入指令信號是TTL電平的二進制數碼信號。

壓控振蕩器（VCO）中采用了微帶傳輸線，它的原理線路如附圖2。四分之一波長傳輸線的終端接兩只變容管D₁和D₂，振蕩頻率受加到變容管D₁和D₂上的電壓V₁和V₂控制。振蕩電路中沒有集總電感器。振蕩輸出經緩沖放大后送給負載。緩沖放大級與振蕩級直接耦合，它的輸出電路是普通的微帶電路，負載50Ω。整個電路制作在印刷電路板上，具有良好的抗震性能。壓控振蕩器的電源電路有盒內穩壓裝置，保證相噪性能良好。

高速可編程分頻器的方框圖如附圖3。全部采用商售集成電路MC12009（12013）、MC10137、E10109、E10131，它的最高工作頻率可以達到600MHz，而分頻比N從20到600可以連續改變。若附加集成電路SP8619作為前置分頻后，最高工作頻率可以超過1000MHZ。

本實用新型所述的鎖相環可以實現頻率間隔為幾兆赫的頻率合成。采用這種超高頻（UHF）鎖相環，配以倍頻器或者混頻器所做成的頻率合成器具有通用性強，電路單元少，設備體積重量小，成本低。

本實用新型達到如下指標：

1.在超高頻（UHF）頻段，單邊帶相位噪聲密度載波器，在1KHz偏移頻率處，達到－90dBC／Hz。

2.頻率切換速度小于50微秒。