基於壓控振蕩器的毫米波寬帶捷變頻頻率綜合器的製作方法

2023-11-11 18:26:27

專利名稱：基於壓控振蕩器的毫米波寬帶捷變頻頻率綜合器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種毫米波寬帶捷變頻頻率綜合器，特別涉及一種基於壓控振蕩器的毫米波寬帶捷變頻頻率綜合器。
背景技術：
目前，毫米波信號的產生大多採用將技術成熟的微波信號進行倍頻的方法來實現。通過鎖相環技術實現的微波信號源通常具有良好的性能指標，因而將鎖相環產生的微波信號倍頻到毫米波頻段是實現高性能毫米波信號源的重要方法。由鎖相環技術和直接頻率合成技術相結合所構成的毫米波頻率綜合器主要由鎖相環電路和倍頻電路組成。鎖相環電路主要由鑑相器、環路濾波器、壓控振蕩器組成。鑑相器的主要功能是完成兩個輸入信號的相位比較並輸出與相位差相關的誤差電壓；環路濾波器主要用於濾除鑑相器輸出誤差電 壓中的高頻分量以及由鑑相器引入的噪聲信號，保證環路穩定，改善環路的相位跟蹤性能；壓控振蕩器用於把電壓信號轉換為頻率信號。在鎖相環電路中，通過控制可編程分頻器的分頻比可以實現不同頻率信號的切換。由於鎖相環具有良好的窄帶濾波特性，它可以很好地選擇輸出所需頻率信號，抑制雜散分量。由鎖相環電路和倍頻電路組成的毫米波寬帶頻率綜合器的特點是輸出的毫米波信號具有較高的頻率穩定度，電路結構簡單，易於集成化和小型化。由於鎖相環電路屬於閉環反饋控制系統，反饋控制本質具有的慢特性導致鎖相環電路輸出信號的頻率鎖定時間較長，故其頻率捷變時間較長，一般在微秒量級。在一些對實時性要求較高的毫米波系統如毫米波主動式人員安檢裝置中，要求工作的信號為毫米波寬帶捷變頻信號，即毫米波頻率綜合器必須具有極短的頻率捷變時間(納秒量級)，從而保證安檢裝置能夠實時地獲得具有較高解析度的人體三維掃描成像。因此，基於鎖相環技術和直接頻率合成技術實現的毫米波頻率綜合器不能滿足毫米波主動式人員安檢裝置對頻率捷變時間方面的要求。

實用新型內容本實用新型目的在於提供一種基於壓控振蕩器的毫米波寬帶捷變頻頻率綜合器，解決基於鎖相環技術和直接頻率合成技術實現的毫米波頻率綜合器不具有極短的頻率捷變時間的問題。本實用新型提供的基於壓控振蕩器的毫米波寬帶捷變頻頻率綜合器包括精密電壓控制裝置、寬帶壓控振蕩器和頻率擴展裝置；所述精密電壓控制裝置包括現場可編程邏輯門陣列、模擬數字轉換器和運算放大器；所述頻率擴展裝置包括倍頻電路、放大器和分段濾波器組。所述模擬數字轉換器將來自所述現場可編程邏輯門陣列的控制數據轉換為控制電壓信號，所述運算放大器將來自所述模擬數字轉換器的控制電壓信號轉換為壓控電壓信號，所述寬帶壓控振蕩器在來自所述運算放大器的壓控電壓信號的作用下生成相應頻率的微波信號，所述倍頻電路將來自所述寬帶壓控振蕩器的微波信號倍頻為毫米波信號，所述放大器將來自所述倍頻電路的毫米波信號放大，所述分段濾波器組將經所述放大器放大後的毫米波信號進行分段濾波後輸出毫米波寬帶捷變頻信號。優選地，通過改變所述現場可編程邏輯門陣列生成的控制數據實現所述分段濾波器組輸出的毫米波寬帶捷變頻信號的頻率切換。本實用新型具有如下有益效果(I)所述基於壓控振蕩器的毫米波寬帶捷變頻頻率綜合器擁有納秒量級的頻率捷變時間，使頻率捷變時間明顯縮短；(2)所述基於壓控振蕩器的毫米波寬帶捷變頻頻率綜合器的頻率捷變時間主要取決於寬帶壓控振蕩器的響應時間。
圖I為本實用新型實施例提供的基於壓控振蕩器的毫米波寬帶捷變頻頻率綜合器的示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖及實施例對本實用新型的內容作進一步的描述。如圖I所示，本實用新型提供的基於壓控振蕩器的毫米波寬帶捷變頻頻率綜合器包括精密電壓控制裝置10、寬帶壓控振蕩器20和頻率擴展裝置30 ;所述精密電壓控制裝置10包括現場可編程邏輯門陣列11、模擬數字轉換器12和運算放大器13 ;所述頻率擴展裝置30包括倍頻電路31、放大器32和分段濾波器組33。所述現場可編程邏輯門陣列11通過例如排纜與所述模擬數字轉換器12的數據輸入端連接，所述模擬數字轉換器12的模擬輸出端通過例如電纜與所述運算放大器13的輸入端連接，所述運算放大器13的輸出端通過例如電纜與所述寬帶壓控振蕩器20的壓控輸入端連接，所述寬帶壓控振蕩器20的信號輸出端通過例如微波電纜與所述倍頻電路31的輸入端連接，所述倍頻電路31的輸出端通過例如毫米波電纜與所述放大器32的輸入端連接，所述放大器32的輸出端通過例如毫米波電纜與所述分段濾波器組33的輸入端連接。所述現場可編程邏輯門陣列4用於生成控制數據，所述模擬數字轉換器12將來自所述現場可編程邏輯門陣列11的控制數據轉換為控制電壓信號，所述運算放大器13將來自所述模擬數字轉換器12的控制電壓信號轉換為壓控電壓信號，所述寬帶壓控振蕩器20在來自所述運算放大器13的壓控電壓信號的作用下生成相應頻率的微波信號，所述倍頻電路31將來自所述寬帶壓控振蕩器20的微波信號倍頻為毫米波信號，所述放大器32將來自所述倍頻電路31的毫米波信號放大，所述分段濾波器組33將經所述放大器32放大後的毫米波信號進行分段濾波後輸出毫米波寬帶捷變頻信號。通過改變所述現場可編程邏輯門陣列11生成的控制數據實現所述分段濾波器組33輸出的毫米波寬帶捷變頻信號的頻率切換。在使用所述毫米波寬帶捷變頻頻率綜合器之前，應對所述寬帶壓控振蕩器20輸出信號的頻率線性度進行校準，以獲得精確的毫米波寬帶捷變頻信號。具體地，先將需要由所述毫米波寬帶捷變頻頻率綜合器來輸出的毫米波信號的相應壓控電壓信號按比例轉換為所述運算放大器13前端的控制電壓信號，然後將該控制電壓信號轉換為所述模擬數字轉換器12前端的控制數據，再將該控制數據預先存儲在所述現場可編程邏輯門陣列11內；當需要所述毫米波寬帶捷變頻頻率綜合器輸出某一頻率的毫米波信號時，只需令所述現場 可編程邏輯門陣列11輸出相應的控制數據即可；當需要不同頻率的毫米波信號進行頻率捷變時，只需令所述現場可編程邏輯門陣列11輸出與之相應的不同控制數據即可。應當理解，以上藉助優選實施例對本實用新型的技術方案進行的詳細說明是示意性的而非限制性的。本領域的普通技術人員在閱讀本實用新型說明書的基礎上可以對各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本實用新型各實施例技術方案的精神和範圍。
權利要求1.基於壓控振蕩器的毫米波寬帶捷變頻頻率綜合器，其特徵在於， 該頻率綜合器包括精密電壓控制裝置(10)、寬帶壓控振蕩器(20)和頻率擴展裝置(30);所述精密電壓控制裝置(10)包括現場可編程邏輯門陣列(11)、模擬數字轉換器(12)和運算放大器(13);所述頻率擴展裝置(30)包括倍頻電路(31)、放大器(32)和分段濾波器組(33)； 所述模擬數字轉換器(12)將來自所述現場可編程邏輯門陣列(11)的控制數據轉換為控制電壓信號，所述運算放大器(13)將來自所述模擬數字轉換器(12)的控制電壓信號轉換為壓控電壓信號，所述寬帶壓控振蕩器(20)在來自所述運算放大器(13)的壓控電壓信號的作用下生成相應頻率的微波信號，所述倍頻電路(31)將來自所述寬帶壓控振蕩器(20)的微波信號倍頻為毫米波信號，所述放大器(32)將來自所述倍頻電路(31)的毫米波信號放大，所述分段濾波器組(33)將經所述放大器(32)放大後的毫米波信號進行分段濾波後輸出毫米波寬帶捷變頻信號。
2.根據權利要求I所述的基於壓控振蕩器的毫米波寬帶捷變頻頻率綜合器，其特徵在於，通過改變所述現場可編程邏輯門陣列(11)生成的控制數據實現所述分段濾波器組(33)輸出的毫米波寬帶捷變頻信號的頻率切換。
專利摘要本實用新型公開了一種基於壓控振蕩器的毫米波寬帶捷變頻頻率綜合器，包括精密電壓控制裝置(10)、寬帶壓控振蕩器(20)和頻率擴展裝置(30)；所述精密電壓控制裝置(10)包括現場可編程邏輯門陣列(11)、模擬數字轉換器(12)和運算放大器(13)；所述頻率擴展裝置(30)包括倍頻電路(31)、放大器(32)和分段濾波器組(33)。所述頻率綜合器擁有納秒量級的頻率捷變時間，使頻率捷變時間明顯縮短。所述頻率綜合器的頻率捷變時間主要取決於寬帶壓控振蕩器(20)的響應時間。
文檔編號H03L5/00GK202424685SQ20122007225
公開日2012年9月5日 申請日期2012年2月29日 優先權日2012年2月29日
發明者張冰, 李宏宇, 李闖 申請人:北京無線電計量測試研究所