一种C波段高性能频率合成系统的制作方法

本实用新型涉及无线通信技术领域，具体是指一种c波段高性能频率合成系统。

背景技术：

随着无线通信技术的发展，在无线收发射频系统中，对本振源的性能指标提出了越来越高的要求，往往需要非常低的相位噪声，较小的频率切换时间，极小的频率步进，和较宽的频带覆盖。

c波段高性能频率合成系统的实现方法，通常包括锁相频率合成和直接频率合成方式。直接频率合成，由于需要经过一系列混频、倍频和滤波放大，体积庞大，电路复杂，成本高昂，往往适用于体积较大的电子系统。锁相频率合成，由于电路本身实现简单，体积小、功耗低，杂散极低，性价比极高，因而得到了广泛的应用。实际性能指标实现上，由于相位噪声、跳频时间、频率步进和频率宽带几个指标有时不能完全兼顾，必须有所取舍，限制了其的应用范围。尤其是在要求非常低的相位噪声、较小频率步进、较宽频带覆盖、较高跳频速度、极小体积的c波段高性能频率源系统产品中存在明显的应用短板。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种c波段高性能频率合成系统，具有功耗低、相位噪声小和杂散抑制高的特点。

本实用新型可以通过以下技术方案来实现：

本实用新型公开了一种c波段高性能频率合成系统，包括对第一参考信号进行处理的主环锁相电路、对第二参考信号进行处理的辅助环锁相电路和混频放大电路；主环锁相电路包括依次连接的第一鉴相器、第一环路滤波器、第一压控振荡器和第一功分器；辅助环锁相电路包括依次连接的第二鉴相器、第二环路滤波器、第二压控振荡器和第二功分器；第一功分器分别形成输出信号和第一反馈信号，第二功分器形成第二反馈信号和第三反馈信号，第三反馈信号反馈至第二鉴相器，第一反馈信号、第二反馈信号通过混频放大电路反馈至第一鉴相器。

进一步地，混频放大电路包括依次连接的第二放大器、混频器、第一放大器和带通滤波器，第一功分器与第二放大器的输入端连接，第二功分器与混频器的输入端连接。

进一步地，第一参考信号的频率为50-56.25mhz,第二参考信号的频率为100mhz。

进一步地，第一功分器的信号频率为7.8-8.2ghz，第二功分器的信号频率为6.9-7.4ghz。

进一步地，第一鉴相器、第二鉴相器的型号为hmc704lp4e，第一鉴相器分频比n值为16、第二鉴相器的分频比n值为69～74。

进一步地，第一功分器、第二功分器的型号为ep2c+。

进一步地，第一压控振荡器的型号为hmc506lp4e，第二压控振荡器的型号为hmc505lp4e。

进一步地，混频器型号为hmc558lc3b。

进一步地，第一环路滤波器、第二环路滤波器为有源环路滤波器。

进一步地，第二放大器为高隔离放大器hmc564lc4，第一放大器为nbb-400。

本实用新型一种c波段高性能频率合成系统，具有如下的有益效果：

第一、功耗低，系统采用环内双环混频锁相合成，具有锁相电路的优异特性，体积小、重量轻、功耗低，性价比极高。

第二、相位噪声小，系统采用环内双环混频锁相合成，包括两个锁相环，主环和辅助环。两个锁相环协调工作完成频率合成，将单个锁相环大的分频比，通过两个锁相环去均匀分担，从而达到降低相位噪声的目的，具有优异的相位噪声；而且，辅助环采用高鉴相频率工作，c波段高性能频率合成系统可以实现较高频率输出、较大频率带宽覆盖的同时，具有极低相位噪声。

第三、杂散抑制高，双环混频后，主环鉴相器射频工作频率较低，分频比n值会变小，杂散恶化小。利用此优异特性，可以采用较大杂散的dds输出作为c波段高性能频率合成系统的参考信号，实现极小步进输出，同时取得较高的杂散抑制，解决了同时实现小步进和低杂散指标，这两不可兼顾的矛盾。

第四、隔离度高，内部电路，采用了金属屏蔽罩隔离，防止了信号互串，同时防止信号泄露到外部，大大提高了隔离度。

第五、应用范围广，简单独立方便使用，体积小，功耗低，成本低，可以作为复杂频率合成系统的基础部件使用。

附图说明

附图1为为本实用新型一种c波段高性能频率合成系统的原理框图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合实施例及附图对本实用新型产品作进一步详细的说明。

如图1所示，本实用新型公开了一种c波段高性能频率合成系统，包括对第一参考信号进行处理的主环锁相电路、对第二参考信号进行处理的辅助环锁相电路和混频放大电路；主环锁相电路包括依次连接的第一鉴相器、第一环路滤波器、第一压控振荡器和第一功分器；辅助环锁相电路包括依次连接的第二鉴相器、第二环路滤波器、第二压控振荡器和第二功分器；第一功分器分别形成输出信号和第一反馈信号，第二功分器形成第二反馈信号和第三反馈信号，第三反馈信号反馈至第二鉴相器，第一反馈信号、第二反馈信号通过混频放大电路反馈至第一鉴相器。

在本实施例中，混频放大电路包括依次连接的第二放大器、混频器、第一放大器和带通滤波器，第一功分器与第二放大器的输入端连接，第二功分器与混频器的输入端连接。

在本实施例中，第一参考信号的频率为50-56.25mhz,第二参考信号的频率为100mhz。

在本实施例中，第一功分器的信号频率为7.8-8.2ghz，第二功分器的信号频率为6.9-7.4ghz。

在本实施例中，第一鉴相器、第二鉴相器的型号为hmc704lp4e，第一鉴相器分频比n值为16、第二鉴相器的分频比n值为69～74。

在本实施例中，第一功分器、第二功分器的型号为ep2c+，其具体参数为：1.8～12.5ghz,iso:16db。

在本实施例中，第一压控振荡器的型号为hmc506lp4e，其输出功率14dbm,频率范围7.8～8.7ghz；第二压控振荡器的型号为hmc505lp4e，其输出功率11dbm,频率范围6.8～7.4ghz。

在本实施例中，混频器型号为hmc558lc3b，其具体参数为：if:dc～6ghz、rf:5.5～14ghz、插损：7db。

在本实施例中，第一环路滤波器、第二环路滤波器为有源环路滤波器。

在本实施例中，第二放大器为高隔离放大器hmc564lc4，具体参数为：增益17db、隔离40db、7-14ghz；第一放大器为nbb-400，其具体参数为：增益15db、dc-8ghz。

在c波段高性能频率合成系统，采用环内双环混频锁相的合成方法，其频率通过两个锁相环协调工作合成，可以将单个锁相环合成产生的大分频比，通过两个锁相环去均匀分担，从而达到减少相噪恶化的目的。辅助环锁相电路合成一段较高的频率信号，采用高鉴相频率获得宽频带、大步进的信号输出，鉴相频率高因而相噪恶化较少。而辅助环与主环混频产生的较低窄带频率，由于锁相频率低，分频比n也不会太大，相噪恶化少。因此，这种方法构成的环内双环混频锁相合成方法，既实现了高频率、宽频带、小步进信号的输出，又获得较好的相位噪声，以及较高的杂散抑制。

由于主环参考信号频率可变，步进极小，因而c波段高性能频率合成系统可以获得很细的步进。主环参考输入一般可以采用dds数字直接合成器的输出信号实现。

本实用新型c波段高性能频率合成系统的具体实现方法如下。

首先，输入100mhz的第二参考信号，先经过辅助环锁相电路合成频率6900mhz～7400mhz，步进100mhz的信号，其作为环内混频的射频输入。而主环锁相电路产生频率7800mhz～8200mhz信号，作为本振输入。两者混频作差，得到800～900mhz的中频信号，然后进入主环鉴相器进行锁相合成。

主环锁相电路中输入的第一参考信号频率设计为50mhz～56.25mhz，合成800～900mhz的频率信号，鉴相器的分频比n值为16。

辅助环锁定电路锁定后，其与主环锁定电路混频产生800～900mhz差频信号，经过16分频，然后与第一参考信号(50mhz～56.25mhz)进行鉴频鉴相，形成误差信号，经环路滤波，产生误差电平，电调到压控振荡器，压控振荡器输出频率跟随电调调压变化。主环锁相电路压控振荡器输出信号，又重新与辅助环锁相电路输出混频，使差频信号始终落在800～900mhz频段范围。周而复始，闭环锁定从而形成一个完整的双环闭环混频锁相源。

辅助环锁相电路合成频率为6900mhz～7400mhz，它的频率步进由第二鉴相器频率决定，按100mhz频率鉴相，其频率步进为100mhz。跳频时，主环频率会跟随辅助环联动。当锁相电路合成信号在6900mhz～7400mhz频率范围按100mhz步进变化时，相应的主环锁相电路合成信号将在7800mhz～8200mhz频率范围按100mhz步进，跟随辅助环频率变化。

主环锁相电路的第一鉴相器的射频频率，由辅助环输出与主环输出混频得到，差频始终落在800～900mhz范围，带宽100mhz。主环锁相电路输入的第一参考信号频率在50mhz～56.25mhz范围变化，主环分频n为16。主环频率的步进由参考步进决定，当参考频率按步进变化，锁相16倍频，主环频率步进将按16倍参考频率步进变化。跳频时，当参考频率在50mhz～56.25mhz范围变化时，相应的锁相电路合成频率范围将变化100mhz。

因此，通过主环与辅助环联动工作，协调配合控制参考1频率和锁相电路频率的变化，就可以实现产生频率范围为7800mhz～8200mhz，步进为1khz甚至更小步进信号。

混频电路得到主环与辅助环输出混频后的信号，进行滤波放大，滤除中频高次谐波和混频交调信号。电路采用高隔离混频器，本振驱动采用高隔离放大器，这样防止混频器泄露信号反串进入主路，形成杂散信号。

本实用新型具有以下的有益效果：

1、采用环内双环混频锁相频率合成方式，实现了较低的相位噪声，极小的频率步进，较宽的频率带宽覆盖，以及较高的跳频速度。

2、在辅助环锁相电路，第二鉴相器工作频率高，在保证取得较好的相位噪声前提下，可以合成较高的频率，较宽的频率带宽，同时实现较高的跳频速度。

3、在主环锁相电路中，第一鉴相器的射频输入频率较低，分频比小。因此，其参考可以采用频率步进极小，频率范围可变的参考信号输入，从而获得极小的频率步进，同时取得较高的杂散抑制。

4、c波段高性能频率合成系统混频电路，采用高隔离混频器，本振端驱动采用高隔离放大器，这样可以防止混频信号反串进入主路，形成杂散信号。

5、内部电路，采用了金属屏蔽罩隔离，防止了信号互串，同时防止信号泄露到外部，大大提高了隔离度。

6、简单独立方便使用，体积小，功耗低，成本低，可以作为复杂频率合成系统的基础部件使用。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

上述实施例仅为本实用新型的具体实施例，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些显而易见的替换形式均属于本实用新型的保护范围。