多环宽带低相噪频率合成器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于微波/毫米波器件技术领域，涉及宽频带的测试仪表，尤其涉及一种多环宽带低相噪频率合成器。
【背景技术】
[0002]无线通信测试仪器主要包括矢量信号源、频谱仪、矢量网络分析仪、信道模拟器等，这些测试仪器一直以来均被欧美等发达国家垄断。频率合成技术是这些通信仪表的重要部件，其输出频率范围、相位噪声性能直接决定系统的性能指标。故宽频带、低相噪、低成本、低杂散的频率合成器的方法尤为重要。
[0003]无线信道模拟器是一种可以在室内模拟无线信道的路径损耗、快衰落、慢衰落、时延扩展、多普勒扩展、噪声、干扰的测试仪表，宽带频率合成器是该测试仪表的核心部件，其性能指标直接影响多天线信道模拟器的性能指标。
[0004]本发明提出了一种多环宽频段低相噪频率合成器的设计方法，该方法可以取代传统仪表中的YIG振荡器，具有低功耗、低成本、低相噪、低杂散、易于集成的优点。
【发明内容】
[0005]发明目的:频率合成器是微波通信仪表中最重要的部件，本发明提出了一种多环宽频带低相噪频率合成器的实现方法，该方法具有低相噪、宽频带、低杂散的特点，可以大大降低仪器的成本和功耗。
[0006]本发明提供了一种多环宽频带低相噪频率合成器。主要技术方案如下:
I) 一种应用于多环宽带频率合成器的实现方法，该方法的主体采用混频锁相环的多环频率合成结构，输出频率范围由加法环模块决定，加法环模块的输出频率范围为3~6GHz，然后通过倍频器和分频器将频率范围扩展至0.375~18GHz，而低频部分0.001-0.375GHz频段由参考时钟为IGHz的DDS来输出，最终，实现指标要求的0.001~18GHz的输出频率范围。
[0007]2) 一种应用于多环宽带频率合成器的实现方法，多环结构的输出频率分辨率等于细调环模块的输出频率分辨率，细调环模块采小数分频锁相环，鉴相频率为50MHz，采用48位小数分频器，则小数分频锁相环输出频率分辨率1.78X10 7Hz,经过分频比为12的分频器后，分辨率达到1.48 X 10 sHz，经过频率扩展模块倍频分频后，在输出频率范围内，其频率分辨率仍能达到0.000 IHz。
[0008]3) —种应用于多环宽带频率合成器的实现方法，其特征在于该方法包含了参考环路、细调环路、粗调环路、加法环路、梳状谱发生器模块和频率扩展模块。
[0009]4)粗调环路与传统多环方案的差异在于增加了一个混频电路和DAC的控制电路。粗调环路采用混频锁相环结构，其输入参考频率是由参考环路生成的125MHz、250MHz、375MHz和500MHz这四个频点，混频输入频率是由梳状谱发生器模块生成的3GHz、3.5GHz、4GHz、4.5GHz、5GHz、5.5GHz和6GHz这七个频点，粗调环模块将这两组输入频率相加，得到以125MHz为频率步进的3~6GHz输出频率，并提供给加法环模块作为混频输入频率。在粗调环路中，采用DAC16来预调谐VC017的方法来辅助环路锁定，具体实现方法是通过加法器15与低通环路滤波器12的输出电压相加，作用于VC017的电压调谐端，DAC16的输出电压调谐VC017，使其振荡在所需要的输出频率附近，使得锁相环环路能够捕捉并锁定。采用低相位噪声的鉴相器、混频器器件和DAC芯片，进一步相抵系统的相位噪声性能。
[0010]5)细调环路主要由小数分频锁相环和输出分频器组成。参考环路提供的10MHz信号经参考分频器二分频生成50MHz作为小数分频锁相环的鉴相参考频率使用，小数分频锁相环采用48位小数分频器和1.5~3GHz宽带VCO来实现，可以输出分辨率为1.78X 10 7Hz的1.5~3GHz信号，该信号经过输出分频器12分频后，生成分辨率为1.48X10 8Hz的125~250MHz的低杂散输出信号。细调环路的输出信号是用作加法环路的鉴相参考信号，其相位噪声影响加法环模块输出信号的带内相位噪声，故其输出必须是低相噪、低杂散的信号。
[0011]6)加法环路其输入参考频率是由细调环模块输出的高分辨率125~250MHz频率，混频输入频率是由粗调环模块输出的以125MHz为步进的3~6GHz频率，加法模块将这两组输入频率相加，得到高分辨率的3~6GHz输出频率。加法环环路的带内输出相位噪声主要由混频输入信号的输出相位噪声决定，在这主要由粗调环路带内输出相位噪声决定，带外输出相位噪声则主要由VCO决定。
[0012]7)参考环路使用高稳定度、低相位噪声的OCXO产生10MHz的参考频率，10MHz信号经过功分器，一路输出给细调环做参考源信号使用，另一路经过一个固定分频比为10的锁相环生成IGHz信号，该锁相环的IGHz VC04使用的是高性能的VCSO，IGHz信号经过功分器，一路输出给系统中的DDS芯片做时钟信号，另一路经过二分频器生成500MHz信号，500MHz信号经过功分器，一路输出给梳状谱发生器模块使用，另一路经过分频比可变的分频器6后，由四通道的开关滤波器组7提取出125MHz、250MHz、375MHz和500MHz信号给粗调环做输入参考信号使用。
[0013]8)梳状谱发生器模块的功能是为粗调环模块提供低相位噪声的混频输入信号。梳状谱发生器模块主要由驱动放大器、梳状谱发生器和调谐带通滤波器三部分组成。参考模块提供的500MHz输入信号先经过驱动放大器放大，为梳状谱发生器提供大功率激励信号，梳状谱发生器生成500MHz的大量谐波，然后由调谐带通滤波器提取其中3GHz、3.5GHz、4GHz、5GHz、5.5GHz和6GHz这七个频率信号，并输出给粗调环模块作为混频输入信号使用。其中，调谐带通滤波器也可换做开关滤波器组。
【附图说明】
[0014]图1为多环宽频带低相噪频率合成器的结构图；
图2为多环宽频带低相噪频率合成器的细化结构图。
【具体实施方式】
[0015]多环宽频带低相噪频率合成器的实现装置，其特征包含了参考环路、细调环路、粗调环路、加法环路、梳状谱发生器模块和频率扩展模块。
[0016]参考环路包括鉴相器1、低通环路滤波器3、VC04、分频器5、可编程分频器6、开关滤波器组7、分频器2和0CX010。粗调环路包括鉴相器11、低通环路滤波器12、加法器15、DAC16、VC017、混频器14和低通滤波器13。细调环路包括鉴相器18、低通环路滤波器19、VC020、小数分频器22和分频器21。加法环路包括鉴相器23、低通环路滤波器25、加法器26、DAC27、VC028、混频器29和低通滤波器24。梳状谱发生器模块包括梳状谱发生器8和可调带通滤波器9。频率扩展模块包括倍频分频开关滤波器组模块30和DDS31。
[0017]参考环路合成高稳定度、低相位噪声的参考信号给其他模块做参考信号，其输出的10MHz参考信号提供给细调环模块，IGHz提供给频率扩展模块的DDS，500MHz参考信号提供给梳状谱发生器模块，125MHz、250MHz、375MHz和5