一种低噪声低功耗点频源的合成系统的制作方法

本实用新型属于微波低噪声频率合成器技术领域，特别涉及一种低噪声低功耗点频源的合成系统。

背景技术：

微波高频段点频信号源广泛应用于雷达、对抗、通信、测试仪器仪表等领域设备，主要起到微波系统上、下变频器、正交调制解调器的混频本振功能以及宽带频率合成器的合成频标功能。

现有技术中的点频源从形成途径上可以通过微波直接振荡、倍频滤波放大、综合直接合成、分频锁相合等方法实现，而这些不同的实现方法都存在不同程度的应用局限性，微波直接振荡法电路结构虽然简单，但稳定度差，不能满足雷达及高稳定度测试系统的使用要求；倍频滤波放大法、综合直接合成法的合成系统存在设备量大、功耗大的缺陷，分频锁相合成法也存在电路附加噪声过大的缺点，因此亟需提出一种结构简单、性能稳定，且能够产生低噪声低功耗点频源的合成系统。

技术实现要素：

本实用新型为了克服上述现有技术的不足，提供了一种低噪声低功耗点频源的合成系统，本实用新型能够用来产生低噪声低功耗8GHz点频源，且结构简单、性能稳定。

为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术措施：

一种低噪声低功耗点频源的合成系统包括接口匹配电路、取样鉴相电路、环路滤波电路、电调介质振荡电路、隔离器输出电路、电压积分比较电路以及辅助振荡三角波电路，所述接口匹配电路的输入端连接输入信号，接口匹配电路的输出端、电调介质振荡电路的输出端均连接取样鉴相电路的输入端，所述取样鉴相电路的输出端连接环路滤波电路的输入端，所述环路滤波电路的输出端连接电调介质振荡电路的输入端、电压积分比较电路的输入端，所述电调介质振荡电路的输出端连接隔离器输出电路的输入端，所述辅助振荡三角波电路的一个输出端连接环路滤波电路的输入端，辅助振荡三角波电路的另一个输出端用于输出故障检测的BITE电平，所述电压积分比较电路的输出端用于输出状态指示信号。

优选的，所述取样鉴相电路包括第一电容，所述第一电容的一端连接接口匹配电路的输出端，第一电容的另一端连接第一放大器输入端，所述第一放大器输出端分别连接第一电感的一端以及第二电容的一端，所述第一电感的另一端分别连接第一电阻的一端以及第三电容的一端，所述第一电阻的另一端分别连接第四电容的一端、第五电容的一端以及第二电感的一端，所述第二电感的另一端连接电源，所述第三电容的另一端、第四电容的另一端、第五电容的另一端均接地，所述第二电容的另一端连接第一滤波器的输入端，所述第一滤波器的输出端连接第二滤波器的输入端，所述第二滤波器的输出端分别连接第二电阻的一端、第一变压器的一个输入端，所述第二电阻的另一端、第一变压器的另一个输入端均接地，所述第一变压器的一个输出端连接第六电容的一端、第七电容的一端，第一变压器的另一个输出端连接第八电容的一端、第七电容的另一端，第一变压器的抽头端连接第三电阻的一端，所述第六电容的另一端分别连接第四电阻的一端以及鉴相器的第一输入端，第八电容的另一端连接第五电阻的一端以及鉴相器的第二输入端，所述第三电阻的另一端、第四电阻的另一端、第五电阻的另一端均接地，所述鉴相器的第一输出端连接第十一电阻的一端，所述第十一电阻的另一端连接第十五电容的一端、第十二电阻的一端、第十一电容的一端、第十电阻的一端以及环路滤波电路的输入端，所述第十电阻的另一端连接鉴相器的第二输出端，所述鉴相器的第三输入端连接第七电阻的一端以及第十三电容的一端，所述第七电阻的另一端分别连接第九电容的一端、第十电容的一端、第六电阻的一端、第八电阻的一端以及电源，所述第六电阻的另一端连接第五电感的一端，所述第五电感的另一端连接第十二电容的一端以及稳压器的输出端，所述稳压器的输入端连接第十六电容的一端以及电源，所述第十六电容的另一端、第十二电容的另一端、第九电容的另一端、第十电容的另一端、第八电阻的另一端均接地；所述第十三电容的另一端连接第九电阻的一端，所述第九电阻的另一端连接第十四电容的一端，所述第十四电容的另一端分别连接第三电感的一端以及第二放大器的输出端，所述第二放大器的输入端连接第十九电容的一端，所述第十九电容的另一端连接电调介质振荡电路的输出端，第三电感的另一端连接第十三电阻的一端，所述第十三电阻的另一端分别连接第十七电容的一端、第十八电容的一端、第四电感的一端，所述第十七电容的另一端、第十八电容的另一端均接地，所述第四电感的另一端连接电源。

优选的，所述辅助振荡三角波电路包括第一芯片，所述第一芯片的型号为OP47GS，所述第一芯片的引脚1、引脚2均连接第十六电阻的一端，所述第十六电阻的另一端连接第十五电阻的一端，所述第十五电阻的另一端连接第十七电阻的一端、第二十一电阻的一端以及第一芯片的引脚10，所述第十七电阻的另一端连接第一芯片的引脚6、引脚7，第一芯片的引脚3连接第二十一电容的一端、第十四电阻的两端、第二十电容的一端、第一芯片的引脚5以及输入信号，所述第二十一电容的另一端、第二十电容的另一端均接地，所述第二十一电阻的另一端连接第二十电阻的一端以及第一芯片的引脚11，所述第二十电阻的另一端连接第十八电阻的一端以及第十九电阻的一端以及第一芯片的引脚15，所述第十八电阻的另一端连接第二十二电容的一端，所述第二十二电容的另一端、第十九电阻的另一端均连接第一芯片的引脚16以及输出用于故障检测的BITE电平，第一芯片的引脚14连接第二十二电阻的一端、第二十三电阻的一端以及第二十五电容的一端，所述第二十五电容的另一端连接电源，所述第二十三电阻的另一端连接第二十四电容的一端以及电源，所述第二十四电容的另一端连接第二十四电阻的一端以及第二十二电阻的另一端，所述第二十四电阻的另一端连接第二十三电容的一端，所述第二十三电容的另一端连接环路滤波电路的输入端，所述第一芯片的引脚12连接第二十五电阻的一端、第二十八电阻的一端，所述第二十五电阻的另一端、第二十八电阻的另一端分别连接第二十六电阻的一端、第二十九电阻的一端，所述第二十六电阻的另一端连接第二十七电阻的一端，所述第二十七电阻的另一端连接第二十六电容的一端并接地，第二十六电容的另一端连接第二十九电阻的另一端并连接电源。

进一步的，所述第一放大器的芯片型号为美国Sirenza公司生产的SGA-4586，第二放大器的芯片型号为美国Sirenza公司生产的SNA-176，所述第一滤波器和第二滤波器的芯片型号均为美国Mini-Circuits公司生产的LFCN-105。

进一步的，所述电压积分比较电路包括运算放大器，所述运算放大器的芯片型号为美国Analog Devices公司生产的OP27GS芯片。

本实用新型的有益效果在于：

1)、本实用新型包括接口匹配电路、取样鉴相电路、环路滤波电路、电调介质振荡电路、隔离器输出电路、电压积分比较电路以及辅助振荡三角波电路，本实用新型增加了电调介质振荡电路，且取样鉴相电路、环路滤波电路、电调介质振荡电路构成锁相环路实现输出信号的低附加噪声性能，大大地增加了系统的稳定性，因此本实用新型能够产生低噪声低功耗8GHz点频源，且结构简单、性能稳定。

值得特别指出的是：本实用新型只保护由上述物理部件以及连接各个物理部件之间的线路所构成的装置或者物理平台，而不涉及其中的软件部分。

2)、所述辅助振荡三角波电路用于产生三角波电压，与环路滤波电路之间配合使用，实现了加电后或环路失锁后的辅助捕捉功能；所述环路滤波电路用于输出误差电压至电调介质振荡电路，进一步提高了锁相环路的稳定性能。

3)、所述第一放大器的芯片型号为美国Sirenza公司生产的SGA-4586，第二放大器的芯片型号为美国Sirenza公司生产的SNA-176，所述第一滤波器和第二滤波器的芯片型号均为美国Mini-Circuits公司生产的LFCN-105，上述多个特定型号的部件互相配合，实现了本实用新型的最优设计。

附图说明

图1为本实用新型的电路结构框图；

图2为本实用新型的取样鉴相电路的电路原理图；

图3为本实用新型的辅助振荡三角波电路的电路原理图。

图中的附图标记含义如下：

10—接口匹配电路 20—取样鉴相电路 30—环路滤波电路

40—电调介质振荡电路 50—隔离器输出电路 60—电压积分比较电路

70—辅助振荡三角波电路

C1～C26—第一电容～第二十六电容

R1～R29—第一电阻～第二十九电阻

L1～L5—第一电感～第五电感

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，一种低噪声低功耗点频源的合成系统包括接口匹配电路10、取样鉴相电路20、环路滤波电路30、电调介质振荡电路40、隔离器输出电路50、电压积分比较电路60以及辅助振荡三角波电路70，所述接口匹配电路10的输入端连接输入信号，接口匹配电路10的输出端、电调介质振荡电路40的输出端均连接取样鉴相电路20的输入端，所述取样鉴相电路20的输出端连接环路滤波电路30的输入端，所述环路滤波电路30的输出端连接电调介质振荡电路40的输入端、电压积分比较电路60的输入端，所述电调介质振荡电路40的输出端连接隔离器输出电路50的输入端，所述辅助振荡三角波电路70的一个输出端连接环路滤波电路30的输入端，辅助振荡三角波电路70的另一个输出端用于输出故障检测的BITE电平，所述电压积分比较电路60的输出端输出状态指示信号。

所述取样鉴相电路20、环路滤波电路30、电调介质振荡电路40构成锁相环路实现输出信号的低附加噪声性能，而且大大地增加了系统的稳定性；

所述电调介质振荡电路40实现8GHz信号输出的频率中远区低噪声性能及电路低功耗性能，采用辅助振荡三角波电路70实现辅助环路的可靠捕捉功能，采用电压积分比较电路60实现对环路输出频率与参考输入频率锁定的状态指示功能。

如图2所示，所述取样鉴相电路20包括第一电容C1，所述第一电容C1的一端连接接口匹配电路10的输出端，第一电容C1的另一端连接第一放大器输入端，所述第一放大器输出端分别连接第一电感L1的一端以及第二电容C2的一端，所述第一电感L1的另一端分别连接第一电阻R1的一端以及第三电容C3的一端，所述第一电阻R1的另一端分别连接第四电容C4的一端、第五电容C5的一端以及第二电感L2的一端，所述第二电感L2的另一端连接电源，所述第三电容C3的另一端、第四电容C4的另一端、第五电容C5的另一端均接地，所述第二电容C2的另一端连接第一滤波器的输入端，所述第一滤波器的输出端连接第二滤波器的输入端，所述第二滤波器的输出端分别连接第二电阻R2的一端、第一变压器的一个输入端，所述第二电阻R2的另一端、第一变压器的另一个输入端均接地，所述第一变压器的一个输出端连接第六电容C6的一端、第七电容C7的一端，第一变压器的另一个输出端连接第八电容C8的一端、第七电容C7的另一端，第一变压器的抽头端连接第三电阻R3的一端，所述第六电容C6的另一端分别连接第四电阻R4的一端以及鉴相器的第一输入端，第八电容C8的另一端连接第五电阻R5的一端以及鉴相器的第二输入端，所述第三电阻R3的另一端、第四电阻R4的另一端、第五电阻R5的另一端均接地，所述鉴相器的第一输出端连接第十一电阻R11的一端，所述第十一电阻R11的另一端连接第十五电容C15的一端、第十二电阻R12的一端、第十一电容C11的一端、第十电阻R10的一端以及环路滤波电路30的输入端，所述第十电阻R10的另一端连接鉴相器的第二输出端，所述鉴相器的第三输入端连接第七电阻R7的一端以及第十三电容C13的一端，所述第七电阻R7的另一端分别连接第九电容C9的一端、第十电容C10的一端、第六电阻R6的一端、第八电阻R8的一端以及电源，所述第六电阻R6的另一端连接第五电感L5的一端，所述第五电感L5的另一端连接第十二电容C12的一端以及稳压器的输出端，所述稳压器的输入端连接第十六电容C16的一端以及电源，所述第十六电容C16的另一端、第十二电容C12的另一端、第九电容C9的另一端、第十电容C10的另一端、第八电阻R8的另一端均接地；所述第十三电容C13的另一端连接第九电阻R9的一端，所述第九电阻R9的另一端连接第十四电容C14的一端，所述第十四电容C14的另一端分别连接第三电感L3的一端以及第二放大器的输出端，所述第二放大器的输入端连接第十九电容C19的一端，所述第十九电容C19的另一端连接电调介质振荡电路40的输出端，第三电感L3的另一端连接第十三电阻R13的一端，所述第十三电阻R13的另一端分别连接第十七电容C17的一端、第十八电容C18的一端、第四电感L4的一端，所述第十七电容C17的另一端、第十八电容C18的另一端均接地，所述第四电感L4的另一端连接电源。

如图3所示，所述辅助振荡三角波电路70包括第一芯片，所述第一芯片的型号为OP47GS，所述第一芯片的引脚1、引脚2均连接第十六电阻R16的一端，所述第十六电阻R16的另一端连接第十五电阻R15的一端，所述第十五电阻R15的另一端连接第十七电阻R17的一端、第二十一电阻R21的一端以及第一芯片的引脚10，所述第十七电阻R17的另一端连接第一芯片的引脚6、引脚7，第一芯片的引脚3连接第二十一电容C21的一端、第十四电阻R14的两端、第二十电容C20的一端、第一芯片的引脚5以及输入信号，输入信号的频率为100MHz、幅度为0dBm，所述第二十一电容C21的另一端、第二十电容C20的另一端均接地，所述第二十一电阻R21的另一端连接第二十电阻R20的一端以及第一芯片的引脚11，所述第二十电阻R20的另一端连接第十八电阻R18的一端以及第十九电阻R19的一端以及第一芯片的引脚15，所述第十八电阻R18的另一端连接第二十二电容C22的一端，所述第二十二电容C22的另一端、第十九电阻R19的另一端均连接第一芯片的引脚16以及输出用于故障检测的BITE电平，BITE电平形式为TTL电平，第一芯片的引脚14连接第二十二电阻R22的一端、第二十三电阻R23的一端以及第二十五电容C25的一端，所述第二十五电容C25的另一端连接电源，所述第二十三电阻R23的另一端连接第二十四电容C24的一端以及电源，所述第二十四电容C24的另一端连接第二十四电阻R24的一端以及第二十二电阻R22的另一端，所述第二十四电阻R24的另一端连接第二十三电容C23的一端，所述第二十三电容C23的另一端连接环路滤波电路30的输入端，所述第一芯片的引脚12连接第二十五电阻R25的一端、第二十八电阻R28的一端，所述第二十五电阻R25的另一端、第二十八电阻R28的另一端分别连接第二十六电阻R26的一端、第二十九电阻R29的一端，所述第二十六电阻R26的另一端连接第二十七电阻R27的一端，所述第二十七电阻R27的另一端连接第二十六电容C26的一端并接地，第二十六电容C26的另一端连接第二十九电阻R29的另一端并连接电源。

所述第一放大器的芯片型号为美国Sirenza公司生产的SGA-4586，第二放大器的芯片型号为美国Sirenza公司生产的SNA-176，所述第一滤波器和第二滤波器的芯片型号均为美国Mini-Circuits公司生产的LFCN-105。

所述电压积分比较电路60包括运算放大器，所述运算放大器的芯片型号为美国Analog Devices公司生产的OP27GS芯片。

具体的，本实用新型取100MHz恒温晶振信号作为参考输入信号，参考输入信号经过接口匹配电路10将参考信号进行幅度整形、频谱整形以及接口不平衡至平衡转换处理，允许电路在外部输入信号功率变化范围内变化较大时也能正常工作，所述参考输入信号输入至取样鉴相电路20实现微波信号取样操作，所述取样鉴相电路20输出电压约500mv左右，保证了能够满足取样频率与工作带宽的使用要求。由于取样鉴相电路20、环路滤波电路30、电调介质振荡电路40构成锁相环路，电调介质振荡电路40采用基于变容二极管微调谐的并联反馈高Q介质谐振振荡源，调节电压范围约10V，频率调节范围约10MHz，其振荡输出端经过隔离器输出电路50，大大提高了振荡器的负载牵引能力，电调介质振荡电路40输出功率为+13dBm，并耦合输出一路0dBm左右的信号供取样鉴相电路20使用，所述环路滤波电路30接收来自取样鉴相电路20的输出信号，环路滤波电路30采用有源低通结合无源低通滤波器组合应用，输出误差电压送至电压积分比较电路60，所述电压积分比较电路60产生环路的锁定状态指示信号输出，实现环路的稳定工作，所述环路滤波电路30，所述辅助振荡三角波电路70产生周期5ms、幅度12V的对称三角波电压，与环路滤波电路30配合工作实现加电后或环路失锁后的辅助捕捉功能。

综上所述，本实用新型能够产生低噪声低功耗8GHz点频源，其输出频率为8GHz，且输出10MHz范围内频率可跟踪；相位噪声≤-110dBc/Hz@1KHz，≤-115dBc/Hz@10KHz，≤-120dBc/Hz@100KHz，≤-130dBc/Hz@1MHz；杂波抑制≥75dBc；谐波抑制≥20dBc；输出功率+12dBm±1dB；电流小于200mA(+12V工作)；输入采用100MHz恒温晶振参考信号，功率0dBm±5dB，相位噪声≤-155dBc/Hz@1KHz，本实用新型能够被广泛地应用于微波低噪声频率合成器技术领域。