宽带信号发生器的制作方法

文档序号:7872303阅读:486来源:国知局
专利名称:宽带信号发生器的制作方法
技术领域
本实用新型属于电子信息技术领域,具体是指宽带信号发生器。宽带信号发生器工作在超短波波段(带宽IGHz)内,产生多种数字或模拟已调信号。
背景技术
信号发生器用于产生调制或载波信号。按信号发生器输出频率的数目可分为点频信号发生器和多频点信号发生器。点频信号发生器输出单一的频点,一般这类信号发生器的相位噪声和杂散抑制等性能要求较高,常用作高性能的单频点本振。多频点信号发生器工作在一定带宽内,可以选频输出(某一时间段内输出一个预定的频率)和扫频输出(按设置的频率步进、频率驻留时间和扫频速率从一个频率上升或下降到另一个频率),是信号发生器中用得最多的一类。产生超宽带信号的主要方法有多通道合成和锁相+倍频+分频合成两种,分别介绍如下。a、多通道合成。 这种方法采用多个信号发生器,这些信号发生器可以采用直接合成或锁相+倍频+分频合成技术,每个信号发生器都能在一定频率范围内选频输出,这几个信号发生器都能在某一时刻点输出一个特定频率的信号,通过开关将这几路信号中的一路输出。 b、锁相+倍频+分频合成。 这种方法由MCU (微控制器,如FPGA、DSP或单片机)控制PLL (锁相环)产生多频点输出。单个锁相环就可以输出相对带宽超过40%的宽带信号,如果再结合倍频和分频,可以扩展成超宽带信号发生器,可以实现几十个倍频程的输出。多通道合成技术使用多个信号发生器,这样硬件系统比较庞大,而且各信号发生器放在一起时电磁兼容问题也不容易解决。另外,由于硬件多,功耗也大,调试量加大,结构也复杂。通过MCU控制PLL然后倍频、分频合成技术有硬件使用少的优点,但PLL的参考频率不高,导致信号的相位噪声和杂散等关键指标很难做到很高。而且单独的锁相+倍频+分频合成应用于超宽带系统时,跳频时间会很慢。

实用新型内容为了解决上述问题,本实用新型提供了一种宽带信号发生器,这种宽带信号发生器在满足超宽带要求的前提下,同时实现低杂散、低相位噪声和快捷变频性能。本实用新型的目的通过下述技术方案实现宽带信号发生器,包括信号发生控制处理电路、以及与信号发生控制处理电路连接的调制信号源电路和多路PLL电路,所述调制信号源电路和多路PLL电路同时还连接有多通道混频电路。所述信号发生控制处理电路主要由现场可编程门阵列FPGA、以及与现场可编程门阵列FPGA连接的调制器构成,所述调制器同时与调制信号源电路和多路PLL电路连接。所述调制器的型号为AD9910。本实用新型中的现场可编程门阵列FPGA作为MCU,现场可编程门阵列FPGA用于控制调制信号源电路在最大调制带宽50MHz内产生已调制信号(调制信号已经调制了一个低频率载波),该信号与多路PLL电路产生的高频载波信号(可选频)在然后再多通道混频电路中混频,输出带宽IGHz的信号,这个信号已经包含多种调制。宽带信号发生器还包括金属腔体,所述多路PLL电路、多通道混频电路、信号发生控制处理电路、调制信号源电路均封装在印制电路板上,且印制电路板安装在金属腔体内部;所述金属腔体还连接有外部接口 SMA-50A、外部接口 SMA-50B、外部接口 DB15S、外部接口 DB9P,所述外部接口 SMA-50A和外部接口 SMA-50B均与多通道混频电路连接,外部接口DB15S和外部接口 DB9P均与现场可编程门阵列FPGA连接。外部接口 DB9P为通讯设备用窜口电缆接口;DB15S为插接接口。印制电路板通过螺丝安装在金属腔体内部。所述印制电路板上还设置有金属压条,所述金属压条设置在多路PLL电路和多通道混频电路之间。所述现场可编程门阵列FPGA产生带宽为50MHz的基带信号,所述带宽为50MHz的基带信号包含了I个载波频率。调制器产生的信号为中频信号。锁相加混频实现超宽带频率合成技术是近年来迅速发展并得到不断提高的技术。这种技术首先由N个PLL产生N个频段的信号,通过开关选择混频器将它们与低频段的已调信号混频,最终的输出信号的最大频率带宽可以实现N个频段的叠加(最大输出信号的频率带宽取决于混频方式)。本实用新型除采用锁相加混频的方式实现信号发生器的超宽带工作,即在多路PLL电路的基础上实现信号发生器的超宽带工作,宽带指的是相对带宽超过40%,本实用新型的工作相对带宽为188%。在满足超宽带要求的前提下,同时实现低杂散、低相位噪声和捷变频性能。超宽带主要通过两个宽带锁相环实现,捷变频通过混频器和开关实现,合理设计混频电路和锁相环路保证低杂散、低相位噪声指标。另外,印制电路板通过螺丝固定在金属腔体内部;外部接口 DB15S和外部接口DB9P用于接收外部信号的同时回传状态信号,而外部接口 SMA-50A、外部接口 SMA-50B分别 用于外部调制信号输入和最终的信号输出;多路PLL电路和多通道混频电路用金属压条隔开,防止电路的相互干扰,通过内部电缆实现射频交联。本实用新型能实现以下参数设计本实用新型能在IGHz的带宽内工作,该合成器的相对工作频率带宽为188%,具有超宽带特征,在超宽工作频带和较宽的信道带宽内保证输出信号的杂散抑制高(高于60dBc)、相位噪声好(< -90 dBc/HzilOkHz)和快速跳频能力(频率切换时间小于IOOuS),能作为超宽带电子干扰机的高性能的信号发生器。AD9910是AD公司产生的一种通用调制器。综上所述,本实用新型的有益效果是本实用新型采用锁相加混频实现超宽带多频点信号发生器,能在IGHz的带宽内正常工作,同时很好抑制了电路中可能出现的杂散恶化,实现了良好的杂散性能和相位噪声性能,为实现多频点同时输出奠定了良好的技术基础。

[0023]图I为本实用新型整体结构图。图2为现场可编程门阵列FPGA产生I载波原理框图。图3为金属腔体的结构示意图。图中的标号分别表示为1、金属腔体;11、外部接口 SMA-50A ;12、外部接口SMA-50B ;13、外部接口 DB15S ;14、外部接口 DB9P。
具体实施方式
本实用新型提供了一种宽带信号发生器。参见图1、2、3所示由于锁相加混频实现超宽带频率合成技术是近年来迅速发展并得到不断提高的技术。这种技术首先由N个PLL产生N个频段的信号,通过开关选择混频器将它们与低频段的已调信号混频,最终的输出信号的最大频率带宽可以实现N个频段的叠加(最大输出信号的频率带宽取决于混频方式)。以此,如图I所示,本实用新型除采用锁相加混频的方式实现信号发生器的超宽带工作,即在多路PLL电路的基础上实现信号发生器的超宽带工作,宽带指的是相对带宽超过40%,本实用新型的工作相对带宽为188%。在满足超宽带要求的前提下,同时实现低杂散、低相位噪声和快捷变频性能。超宽带主要通过两个宽带锁相环实现,捷变频通过混频器和开关实现,合理设计混频电路和锁相环路保证低杂散、低相位噪声指标。以此设计的宽带信号发生器,包括信号发生控制处理电路、以及与信号发生控制处理电路连接的调制信号源电路和多路PLL电路,所述调制信号源电路和多路PLL电路同时还连接有多通道混频电路。所述信号发生控制处理电路主要由现场可编程门阵列FPGA、以及与现场可编程门阵列FPGA连接的调制器构成,所述调制器同时与调制信号源电路和多路PLL电路连接。本实用新型中的现场可编程门阵列FPGA作为MCU,现场可编程门阵列FPGA用于控制调制信号源电路在最大调制带宽50MHz内产生已调制信号(调制信号已经调制了一个低频率载波),该信号与多路PLL电路产生的高频载波信号(可选频)在然后再多通道混频电路中混频,输出带宽IGHz的信号,这个信号已经包含多种调制。宽带信号发生器还包括金属腔体1,所述多路PLL电路、多通道混频电路、信号发生控制处理电路、调制信号源电路均封装在印制电路板上,且印制电路板通过螺丝安装在金属腔体I内部;所述金属腔体I还连接有外部接口 SMA-50A11、外部接口 SMA-50B12、夕卜部接口 DB15S13、外部接口 DB9P14,所述外部接口 SMA-50A11和外部接口 SMA-50B12均与多通道混频电路连接,外部接口 DB15S13和外部接口 DB9P14均与现场可编程门阵列FPGA连接。所述印制电路板上还设置有金属压条,所述金属压条设置在多路PLL电路和多通道混频电路之间。所述现场可编程门阵列FPGA产生带宽为50MHz的基带信号,所述带宽为50MHz的基带信号包含了I个载波频率。调制器产生的信号为中频信号。印制电路板通过螺丝固定在金属腔体I内部;外部接口 DB15S13和外部接口 DB9P14用于接收外部信号的同时回传状态信号,而外部接口 SMA-50A11、外部接口SMA-50B12分别用于外部调制信号输入和最终的信号输出;多路PLL电路和多通道混频电路用金属压条隔开,防止电路的相互干扰,通过内部电缆实现射频交联。本实用 新型能实现以下参数设计本实用新型能在IGHz的带宽内工作,该合成器的相对工作频率带宽为188%,具有超宽带特征,在超宽工作频带和较宽的信道带宽内保证输出信号的杂散抑制高(高于60dBc)、相位噪声好(< -90 dBc/HzilOkHz)和快速跳频能力(频率切换时间小于IOOuS),能作为超宽带电子干扰机的高性能的信号发生器。本实用新型中,现场可编程门阵列FPGA接收外部控制信号,产生灵活的控制信号去调制信号源电路。调制信号源电路输出已调信号,该信号的调制方式根据外部控制方式选择。在现场可编程门阵列FPGA中加入一个算法,合理配置调制信号源电路的相应控制位,实时调整量化误差等原因引起的杂散,保证从调制信号源电路输出的信号杂散指标良好。多路PLL电路产生1800MHz点频和S波段跳频两路信号,依次与调制信号源电路输出的信号混频。在多通道混频电路中调整混频器和放大器,保证混频器和放大器工作在线性状态,同时配置若干个衰减器进行大动态衰减,保证了最终输出的多频点信号杂散抑制好,同时满足功率、相噪和跳频时间要求。因此,如图2所示,图2为现场可编程门阵列FPGA产生I载波原理框图。现场可编程门阵列FPGA要求在50MHz带宽内同时产生I个载波,I个载波频率在50MHz带宽可任意设置。因此我们设计的设计方案为用FPGA产生带宽为50MHz的基带信号,此基带信号包含了1个载波频率;基带信号通过调制器产生中频;中频再通过模拟混频到射频。该设计方案使用了 DDS调制器产生中频,主要优势之一是调制功能完全是在数字域内实现的。类似地,由于以数字方式实现,因此IF级的LO或载波泄露极低。该设计方案的另一优势是,NCO使得可以在IF级获得极其精确的调谐分辨率。这提高了发射机频率规划的灵活性。根据具体应用,实际的RF通道调谐可以通过调谐IF级的载波(通过NC0),而不是调谐RF LO来实现。这样可以提供非常精确的频率和相位控制,也可以需要时提供速度极快的跳频。累加器和查找表构成了 DDS,DDS输出载波基带IQ信号,载波频率由FCWx控制,FCWfFCWl分别控制载波I 载波I的频率。I个载波基带IQ信号通过加法器分别进行相加,最后相加输出合成的基带IQ信号。合成基带IQ信号从FPGA输出到调制器进行正交上变频到中频。如上上述,便可较好的实现本实用新型。
权利要求1.宽带信号发生器,其特征在于包括信号发生控制处理电路、以及与信号发生控制处理电路连接的调制信号源电路和多路PLL电路,所述调制信号源电路和多路PLL电路同时还连接有多通道混频电路。
2.根据权利要求I所述的宽带信号发生器,其特征在于所述信号发生控制处理电路主要由现场可编程门阵列FPGA、以及与现场可编程门阵列FPGA连接的调制器构成,所述调制器同时与调制信号源电路和多路PLL电路连接。
3.根据权利要求2所述的宽带信号发生器,其特征在于所述调制器的型号为AD9910。
4.根据权利要求2所述的宽带信号发生器,其特征在于还包括金属腔体(1),所述多路PLL电路、多通道混频电路、信号发生控制处理电路、调制信号源电路均封装在印制电路板上,且印制电路板安装在金属腔体(I)内部;所述金属腔体(I)还连接有外部接口SMA-50A (11)、外部接口 SMA-50B (12)、外部接口 DB15S (13)、外部接口 DB9P (14),所述外部接口 SMA-50A (11)和外部接口 SMA-50B (12)均与多通道混频电路连接,外部接口 DB15S(13)和外部接口 DB9P (14)均与现场可编程门阵列FPGA连接。
5.根据权利要求4所述的宽带信号发生器,其特征在于印制电路板通过螺丝安装在金属腔体(I)内部。
6.根据权利要求4所述的宽带信号发生器,其特征在于所述印制电路板上还设置有金属压条,所述金属压条设置在多路PLL电路和多通道混频电路之间。
7.根据权利要求2、3、4、5中任意一项所述的宽带信号发生器,其特征在于所述现场可编程门阵列FPGA产生带宽为50MHz的基带信号,所述带宽为50MHz的基带信号包含了 I个载波频率。
8.根据权利要求2、3、4、5中任意一项所述的宽带信号发生器,其特征在于调制器产生的信号为中频信号。
专利摘要本实用新型提供了宽带信号发生器,包括信号发生控制处理电路、以及与信号发生控制处理电路连接的调制信号源电路和多路PLL电路,所述调制信号源电路和多路PLL电路同时还连接有多通道混频电路。本实用新型的有益效果是本实用新型采用锁相加混频实现超宽带多频点信号发生器,能在1GHz的带宽内正常工作,同时很好抑制了电路中可能出现的杂散恶化,实现了良好的杂散性能和相位噪声性能,为实现多频点同时输出奠定了良好的技术基础。
文档编号H04B1/7163GK202424715SQ20122004170
公开日2012年9月5日 申请日期2012年2月9日 优先权日2012年2月9日
发明者周委, 郝温利 申请人:成都中亚通茂电子有限公司
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