一种射频信号源的制作方法

本发明实施例涉及通信技术，尤其涉及一种射频信号源。

背景技术：

随着现代通信技术的发展，频率源被广泛应用于微波通信、导航、雷达、电子对抗等领域中。

锁相环是频率源集成模块中的重要组成部分，其是一种反馈控制电路，主要功能为对比参考信号与锁相环内部产生的振荡信号的相位，当两者的相位差发生变化时，改变受控振荡器产生振荡信号的频率，以使受控振荡器产生的振荡信号(频率源的输出信号)的频率以及相位与参考信号保持一确定关系。锁相环包含数字锁相环和取样锁相环。数字锁相环采用的有源数字鉴相器、分频器等器件噪底较高，在高频率输出时，近载频相位噪声较差。取样锁相环采用无源模拟鉴相器，避免了分频器的噪底并将鉴相器噪底大幅降低，在高频率、超低相噪的需求场合具有广泛的应用前景，但取样锁相环输出频率一般固定为参考频率的整数倍，很难直接应用于有变频需求的场合。

技术实现要素：

本发明提供一种射频信号源，以实现对高频射频信号锁相的同时，还可以调节射频信号频率。

本发明实施例提供了一种射频信号源，包括控制器、晶振、数字锁相模块、取样锁相模块，

所述晶振与所述数字锁相模块以及取样锁相模块相连接，用于提供锁相参考信号，

所述控制器与所述数字锁相模块相连接，所述控制器用于配置所述数字锁相模块，以改变所述数字锁相模块输出的第一振荡信号的频率，

所述取样锁相模块接收所述第一振荡信号，并与所述取样锁相模块自身生成的射频信号进行混频以生成中频信号，所述取样锁相模块将所述中频信号作为反馈信号，与所述锁相参考信号进行比对，进行所述射频信号的锁相。

进一步的，所述数字锁相模块包括数字鉴相单元、第一滤波器、第一压控振荡器和第一功率分配器，

所述晶振与所述数字鉴相单元相连接，所述数字鉴相单元的输出信号经过所述第一滤波器输入到所述第一压控振荡器中，

所述第一功率分配器用于将所述第一压控振荡器的输出信号分为两路第一振荡信号，其中一路第一振荡信号输入到所述数字鉴相单元中，作为所述第一压控振荡器的反馈信号，另一路第一振荡信号输入到所述取样锁相模块中，

所述控制器与所述数字鉴相单元相连接，通过配置所述数字鉴相单元，以改变所述第一振荡信号的频率。

进一步的，所述数字鉴相单元包括第一分频器、第二分频器和数字鉴相器，

所述晶振通过所述第一分频器与所述数字鉴相器相连接，所述第一功率分配器通过所述第二分频器与所述数字鉴相器相连接，

所述数字鉴相器与所述第一滤波器相连接，

所述控制器与所述第一分频器和第二分频器相连接，所述控制器通过配置所述第一分频器和第二分频器的分频次数以改变所述第一振荡信号的频率。

进一步的，所述第一滤波器为环路滤波器。

进一步的，所述第一功率分配器为功分器。

进一步的，所述取样锁相模块包括取样鉴相器、第二滤波器、第二压控振荡器、第二功率分配器，混频器和第三滤波器，

所述晶振与所述取样鉴相器相连接，所述取样鉴相器的输出信号通过所述第二滤波器输入到所述第二压控振荡器中，

所述第二功率分配器用于将所述第二压控振荡器的输出信号分为两路射频信号，一路射频信号直接输出，另一路射频信号输入到所述混频器中，与所述第一振荡信号进行混频生成所述中频信号，

所述中频信号经过所述第三滤波器后输入到所述取样鉴相器中，作为所述第二压控振荡器的反馈信号。

进一步的，所述第二滤波器为环路滤波器。

进一步的，所述第二功率分配器为耦合器。

进一步的，所述第三滤波器为腔体滤波器。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明提出的射频信号源包括数字锁相模块和取样锁相模块，取样锁相环中的反馈信号为基于数字锁相环输出信号的混频信号，采用控制器主动改变数字锁相环中参考信号与反馈信号之间的相位差，可以改变数字锁相环输出信号的频率，进而改变混频信号的频率，最终改变取样锁相模块输出的射频信号的频率，使射频信号源可以直接应用于有变频需求的场合。同时，数字锁相环模块与取样锁相模块配合使用可有效避免高频率微波信号近端相位噪声较差的问题。

附图说明

图1是实施例中射频信号源整体结构框图；

图2是实施例中数字锁相模块结构框图；

图3是实施例中数字锁相单元结构框图；

图4是实施例中取样锁相模块结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1是实施例中射频信号源整体结构框图，参考图1，射频信号源包括控制器1、晶振2、数字锁相模块3、取样锁相模块4。

晶振2与数字锁相模块3以及取样锁相模块4相连接，用于提供锁相参考信号。控制器1与数字锁相模块3相连接，控制器1用于配置数字锁相模块3，以改变数字锁相模块3输出的第一振荡信号的频率。取样锁相模块4接收第一振荡信号，并与取样锁相模块4自身生成的射频信号进行混频以生成中频信号，取样锁相模块4将中频信号作为反馈信号，与锁相参考信号进行比对，进行射频信号的锁相。

本实施例中，通过控制器1动态的配置数字锁相模块3，例如，通过控制器1改变数字锁相模块3接收到的参考信号的频率，或者改变数字锁相模块3接收到的反馈信号的频率，当参考信号或者反馈信号的频率发生改变时，参考信号和反馈信号的相位差也会随之变化，进而数字锁相模块3中受控振荡器的控制信号发生改变，数字锁相模块3输出信号的频率也随之改变。

本实施例中，射频信号源包含数字锁相模块3和取样锁相模块4两个锁相模块，即包含两个锁相环，其中取样锁相模块4中的反馈信号为，由数字锁相模块3生成的低频信号与取样锁相模块4自身生成的高频信号混频后得到的中频信号，当低频信号的频率发生变化时，混频后，中频信号的频率也发生变化，进而取样锁相模块4中参考信号和反馈信号的相位差发生变化，取样锁相模块4产生的射频信号的频率也随之改变。

本实施例提出的射频信号源包括数字锁相模块3和取样锁相模块4，取样锁相环中的反馈信号为基于数字锁相环输出信号的混频信号，采用控制器主动改变数字锁相环中参考信号与反馈信号之间的相位差，可以改变数字锁相环输出信号的频率，进而改变混频信号的频率，最终改变取样锁相模块4输出的射频信号的频率，使射频信号源可以直接应用于有变频需求的场合。同时，取样锁相模块4的混频信号，即反馈信号为中频信号，有效避免了参考信号与反馈信号频率差异过大时不能进行锁相的问题。

图2是实施例中数字锁相模块结构框图，图3是实施例中数字锁相单元结构框图，参考图2和图3，作为一种可实施方案，数字锁相模块3包括数字鉴相单元31、第一滤波器32、第一压控振荡器33和第一功率分配器34。

晶振2与数字鉴相单元31相连接，数字鉴相单元31的输出信号经过第一滤波器32输入到第一压控振荡器33中。第一功率分配器34用于将第一压控振荡器33的输出信号分为两路第一振荡信号，其中一路第一振荡信号输入到数字鉴相单元31中，作为第一压控振荡器33的反馈信号，另一路第一振荡信号输入到取样锁相模块中4。

控制器1与数字鉴相单元31相连接，通过配置数字鉴相单元31，以改变第一振荡信号的频率。具体的，数字鉴相单元31包括第一分频器301、第二分频器303和数字鉴相器302，晶振2通过第一分频器301与数字鉴相器302相连接，第一功率分配器34通过第二分频器303与数字鉴相器302相连接，数字鉴相器302与第一滤波器32相连接，控制器1与第一分频器301和第二分频器303相连接，控制器1通过配置第一分频器301和第二分频器303的分频次数以改变第一振荡信号的频率。

示例性的，第一分频器301和第二分频器303均为可控分频器，例如cd4040，控制器1为单片机，单片机可以通过模拟开关改变分频器的分频数，或者单片机通过直接配置分频器寄存器的方式改变分频器的分频数。

示例性的，第一滤波器32为环路滤波器，第一功率分配器34为功分器。通过功分器将第一压控振荡器33产生的信号均分为两路第一振荡信号。

示例性的，数字鉴相器302进行锁相时，实际采用的参考信号为经过第一分频器301分频后的晶振信号，实际采用的反馈信号为经过第二分频器303分频后的振荡信号，数字鉴相器302比较分频后的晶振信号和分频后的振荡信号的相位差，从而调整第一压控振荡器33产生信号的频率，当第一压控振荡器33产生的信号频率稳定时，其信号频率与晶振产生的信号频率满足下式：

式中，fi为晶振产生信号的频率，f1为稳定后第一压控振荡器33产生信号的频率，r为可由控制器1配置的，第一分频器301的分频次数，n为可由控制器1配置的，第二分频器303的分频次数。

结合上式，通过控制器1改变r和n的数值，可以改变稳定后，第一压控振荡器33产生信号f1的频率。

图4是实施例中取样锁相模块结构框图，参考图4，作为一种可实施方案，取样锁相模块4包括取样鉴相器41、第二滤波器42、第二压控振荡器43、第二功率分配器44，混频器45和第三滤波器46。

晶振2与取样鉴相器41相连接，取样鉴相器41的输出信号通过第二滤波器42输入到第二压控振荡器43中，第二功率分配器44用于将第二压控振荡器43的输出信号分为两路信号，一路信号作为射频信号直接输出，另一路信号输入到混频器45中，与第一振荡信号进行混频生成中频信号，中频信号经过第三滤波器46后输入到取样鉴相器41中，作为第二压控振荡器43的反馈信号。

示例性的，第二滤波器42为环路滤波器，第二功率分配器44为耦合器，第三滤波器46为腔体滤波器，第二压控振荡器43为介质压控振荡器。通过耦合器将第二压控振荡器43产生的信号分为功率不同频率相同的两路信号，其中功率较大的一路信号作为射频信号源的输出信号，另一功率较小的信号用于与第一振荡信号进行混频。

示例性的，当第二压控振荡器43产生的信号频率稳定时，中频信号频率与晶振产生的信号频率满足下式：

而中频信号可由下式表示：

f2＝f1+fo

式中，fo为射频信号的频率，结合上述各式可以得出，稳定时，中频信号的频率f2不随f1的变化而改变，为一定值，当f1变化时，f2与fi之间的相位差发生变化，取样鉴相器41根据相位差的变化对fo的频率进行纠正，以使得当锁相稳定后，f2与fi之间的相位相同，射频信号fo的频率发生改变。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。