一種寬頻帶快跳頻小步進頻率合成器的製作方法

2023-06-05 08:41:06

專利名稱：一種寬頻帶快跳頻小步進頻率合成器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種頻率合成器，具體地說，是涉及一種寬頻帶快跳頻小步進頻 率合成器。
背景技術：
寬頻帶快跳頻小步進頻率合成器，在微波通訊及電子對抗領域中具有極其重要的 作用。迄今為止，國內寬帶頻率合成器設計方案雖然很多，但這些方案都不能很好的兼顧快 跳頻和小步進技術指標，即使勉強做好這些指標，其方案的複雜程度、最終產品的成本和體 積也難以接受，因為這種產品在工程實現上較為困難。而最近國外出現的寬頻帶快跳頻小 步進頻率合成器，在現有技術條件和實現工藝上都存在很大的風險。結合現有的技術條件 和實現工藝，直接數字頻率合成技術和集成工藝的成熟，為研製寬頻帶快跳頻小步進頻率 合成器提供了有力的技術保障。通過採用直接數字與直接模擬相結合的混合合成方案，使 得克服以往方案電路結構複雜、成本偏高、可靠性差等缺點成為了可能。

實用新型內容本實用新型的目的在於提供一種寬頻帶快跳頻小步進頻率合成器，解決現有技術 中存在的問題，在簡化頻率合成器的結構的同時，提高合成器的可靠性，降低生產成本。為了實現上述目的，本實用新型採用的技術方案如下一種寬頻帶快跳頻小步進頻率合成器，其特徵在於，包括基準源模塊、低頻段頻率 合成模塊、第一變頻模塊、第二變頻模塊和第三變頻模塊，基準源模塊分別與低頻段頻率合 成模塊、第一變頻模塊、第二變頻模塊連接，低頻段頻率合成模塊、第一變頻模塊、第二變頻 模塊、第三變頻模塊依次連接。所述基準源模塊包括恆溫晶振、第一耦合器、第二耦合器、功分器、十倍頻器、第一 濾波器、第一放大器、第二放大器，所述恆溫晶振、第一耦合器、功分器、十倍頻器、第一濾波 器依次連接，所述第一放大器與功分器連接，第二放大器通過第二耦合器與第一耦合器連 接。所述低頻段頻率合成模塊包括依次連接的直接數字合成器、第一開關濾波組件、 第一混頻器、第二開關濾波組件，以及依次連接的第一諧波發生器、第一高通濾波器、第三 開關濾波組件，所述直接數字合成器還與第一濾波器連接，所述第一諧波發生器還與第一 放大器連接，所述第三開關濾波組件還與第一混頻器連接。所述第一變頻模塊包括依次連接的五倍頻器、第二濾波器、第三放大器、第二諧波 發生器、第二高通濾波器、第四開關濾波組件、第二混頻器、第五開關濾波組件，所述五倍頻 器還與第二耦合器連接，所述第二混頻器還與第二開關濾波組件連接。所述第二變頻模塊包括依次連接的二倍頻器、第三濾波器、第五放大器、第一十倍 頻器、第四濾波器，以及依次連接的第四放大器、第三混頻器、第六開關濾波組件、第二單刀 雙擲開關、第三單刀雙擲開關，和分別與第五開關濾波組件、第三混頻器、第二單刀雙擲開關連接的第一單刀雙擲開關。所述第三變頻模塊包括依次連接的第三耦合器、第六放大器、第三諧波發生器、第 七開關濾波組件、第四混頻器、第八開關濾波組件、第四單刀雙擲開關，所述第三耦合器還 分別與第四濾波器、第四放大器連接，所述第四混頻器、第四單刀雙擲開關還分別與第三單 刀雙擲開關連接。本實用新型主要分為五大部分基準源模塊為整個頻率合成器提供高穩定度、低 相位噪聲的參考基準源；低頻段頻率合成模塊採用直接數字與直接模擬相結合的合成方 式，在保證小步進的基礎上實現快速跳頻；在此基礎上，進行三次變頻，第一次變頻將低頻 段頻率合成模塊進行頻率擴展，第二次變頻對第一次變頻後的缺失頻段進行補齊，第三次 變頻用於完成低端頻率擴展。與現有技術相比，本實用新型具有以下優點及有益效果(1)由於本實用新型採用直接數字與直接模擬相結合的合成方式，在保證快速跳 頻的基礎上實現了小步進並且可調，為實際應用提供了方便，因此本實用新型的頻率步進 可以根據實際需要改變，具有很強的靈活性。(2)本實用新型在混頻時選取上下邊帶，既實現了頻率擴展功能，簡化了電路結構 和空間布局，又節省了寶貴的空間資源，使得方案的實現難度大大降低，而且產品成本也降 到了最低。本實用新型主要用於微波通訊及電子對抗領域，具有很高的實用及推廣價值。
圖1為本實用新型的原理框圖。
具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型作進一步說明。如圖1所示，一種寬頻帶快跳頻小步進頻率合成器，包括為整個產品提供高穩定 度、低相位噪聲基準源的基準源模塊，用於產生小步進快跳頻的低頻段頻率合成模塊，以及 完成三次變頻的第一變頻模塊、第二變頻模塊和第三變頻模塊；基準源模塊分別與低頻段 頻率合成模塊、第一變頻模塊、第二變頻模塊連接，低頻段頻率合成模塊、第一變頻模塊、第 二變頻模塊、第三變頻模塊依次連接。所述基準源模塊包括恆溫晶振、第一耦合器、第二耦合器、功分器、十倍頻器、第一 濾波器、第一放大器、第二放大器，所述恆溫晶振、第一耦合器、功分器、十倍頻器、第一濾波 器依次連接，所述第一放大器與功分器連接，第二放大器通過第二耦合器與第一耦合器連 接。所述低頻段頻率合成模塊包括依次連接的直接數字合成器、第一開關濾波組件、 第一混頻器、第二開關濾波組件，以及依次連接的第一諧波發生器、第一高通濾波器、第三 開關濾波組件，所述直接數字合成器還與第一濾波器連接，所述第一諧波發生器還與第一 放大器連接，所述第三開關濾波組件還與第一混頻器連接。其中，直接數字合成器提供的小 頻率步進帶寬，通過混頻方式來填充第一諧波發生器產生的大頻率步進帶寬，從而實現所 需頻段的小步進輸出。[0021]所述第一變頻模塊包括依次連接的五倍頻器、第二濾波器、第三放大器、第二諧波 發生器、第二高通濾波器、第四開關濾波組件、第二混頻器、第五開關濾波組件，所述五倍頻 器還與第二耦合器連接，所述第二混頻器還與第二開關濾波組件連接。第一變頻模塊應當 保證合適的混頻比，並且選取混頻後的上下邊帶，從而減少所需的頻標數量。所述第二變頻模塊包括依次連接的二倍頻器、第三濾波器、第五放大器、第一十倍 頻器、第四濾波器，以及依次連接的第四放大器、第三混頻器、第六開關濾波組件、第二單刀 雙擲開關、第三單刀雙擲開關，和分別與第五開關濾波組件、第三混頻器、第二單刀雙擲開 關連接的第一單刀雙擲開關。第二次變頻模塊主要是將第一次變頻後的缺失頻段補齊，在 保證合適的混頻比後選取上下邊帶，從而減少所需的頻標數量。所述第三變頻模塊包括依次連接的第三耦合器、第六放大器、第三諧波發生器、第 七開關濾波組件、第四混頻器、第八開關濾波組件、第四單刀雙擲開關，所述第三耦合器還 分別與第四濾波器、第四放大器連接，所述第四混頻器、第四單刀雙擲開關還分別與第三單 刀雙擲開關連接。第三變頻模塊主要是實現低端頻率擴展，選取高頻標可以有效的減少交 互調分量。本實用新型先在低頻段進行頻率合成，然後通過多個頻標採用三次變頻的方式將 頻率搬移至寬頻帶。其中，低頻段頻率合成模塊利用直接數字合成器來提供小頻率步進帶 寬，然後通過混頻方式來填充第一諧波發生器產生的大頻率步進帶寬，從而覆蓋輸出頻段； 三次變頻是將低頻段合成好的信號變頻擴展至最終輸出頻段從而實現寬頻帶。在本實用新 型中，低頻段頻率合成模塊雖然可通過外部數字接口控制實現極小步進輸出，但由於其輸 出頻率較低，所以需要通過混頻方式進行擴展。在設計過程中，應當注意直接數字合成器的 固有雜散問題，本實用新型將直接數字合成器的輸出通過開關濾波進行有效的雜散抑制。對於快速跳頻，其跳頻時間由頻率代碼處理時間、直接數字合成器響應時間和模 擬開關切換時間構成，控制晶片採用現有的高速FPGA晶片，數據處理時間約為400nS，而直 接數字合成器響應時間和模擬開關切換時間在同一時段完成，時間小於200nS。通過上述方 案，最終實現納秒級的快速跳頻指標。根據上述方案，本實用新型不僅在保證快速跳頻的基礎上實現了小步進並且可 調，而且電路結構和空間布局達到簡化，產品體積大大減小，產品成本大大降低，從根本上 實現了本實用新型的預定目的。
權利要求一種寬頻帶快跳頻小步進頻率合成器，其特徵在於，包括基準源模塊、低頻段頻率合成模塊、第一變頻模塊、第二變頻模塊和第三變頻模塊，基準源模塊分別與低頻段頻率合成模塊、第一變頻模塊、第二變頻模塊連接，低頻段頻率合成模塊、第一變頻模塊、第二變頻模塊、第三變頻模塊依次連接。
2.根據權利要求1所述的寬頻帶快跳頻小步進頻率合成器，其特徵在於，所述基準源 模塊包括恆溫晶振、第一耦合器、第二耦合器、功分器、十倍頻器、第一濾波器、第一放大器、 第二放大器，所述恆溫晶振、第一耦合器、功分器、十倍頻器、第一濾波器依次連接，所述第 一放大器與功分器連接，第二放大器通過第二耦合器與第一耦合器連接。
3.根據權利要求2所述的寬頻帶快跳頻小步進頻率合成器，其特徵在於，所述低頻段 頻率合成模塊包括依次連接的直接數字合成器、第一開關濾波組件、第一混頻器、第二開關 濾波組件，以及依次連接的第一諧波發生器、第一高通濾波器、第三開關濾波組件，所述直 接數字合成器還與第一濾波器連接，所述第一諧波發生器還與第一放大器連接，所述第三 開關濾波組件還與第一混頻器連接。
4.根據權利要求3所述的寬頻帶快跳頻小步進頻率合成器，其特徵在於，所述第一變 頻模塊包括依次連接的五倍頻器、第二濾波器、第三放大器、第二諧波發生器、第二高通濾 波器、第四開關濾波組件、第二混頻器、第五開關濾波組件，所述五倍頻器還與第二耦合器 連接，所述第二混頻器還與第二開關濾波組件連接。
5.根據權利要求4所述的寬頻帶快跳頻小步進頻率合成器，其特徵在於，所述第二變 頻模塊包括依次連接的二倍頻器、第三濾波器、第五放大器、第一十倍頻器、第四濾波器，以 及依次連接的第四放大器、第三混頻器、第六開關濾波組件、第二單刀雙擲開關、第三單刀 雙擲開關，和分別與第五開關濾波組件、第三混頻器、第二單刀雙擲開關連接的第一單刀雙 擲開關。
6.根據權利要求5所述的寬頻帶快跳頻小步進頻率合成器，其特徵在於，所述第三變 頻模塊包括依次連接的第三耦合器、第六放大器、第三諧波發生器、第七開關濾波組件、第 四混頻器、第八開關濾波組件、第四單刀雙擲開關，所述第三耦合器還分別與第四濾波器、 第四放大器連接，所述第四混頻器、第四單刀雙擲開關還分別與第三單刀雙擲開關連接。
專利摘要本實用新型公開了一種寬頻帶快跳頻小步進頻率合成器，屬於微波通訊及電子對抗領域，解決了現有技術中電路結構複雜、成本高、可靠性差的問題。該寬頻帶快跳頻小步進頻率合成器包括基準源模塊、低頻段頻率合成模塊、第一變頻模塊、第二變頻模塊和第三變頻模塊，基準源模塊分別與低頻段頻率合成模塊、第一變頻模塊、第二變頻模塊連接，低頻段頻率合成模塊、第一變頻模塊、第二變頻模塊、第三變頻模塊依次連接。本實用新型電路結構簡單，產品體積小，成本低，具有很高的實用及推廣價值。
文檔編號H03L7/00GK201571043SQ200920243680
公開日2010年9月1日 申請日期2009年12月2日 優先權日2009年12月2日
發明者劉永智, 徐浪平, 黃俊淮 申請人:成都聯幫微波通信工程有限公司