一种频率可扩展信号发生设备及实现方法
【专利摘要】本发明涉及一种频率可扩展信号发生设备及实现方法，包括n个信号发生模块、数控部分，数控部分由单片机和FPGA串接组成，数控部分的FPGA连接n个信号发生模块输入端，信号发生模块由鉴相器、环路滤波器、压控振荡器、第一级可变增益放大器和第二级可变增益放大器依次单向串接在一起，压控振荡器输出反馈信号与参考信号共同输入到鉴相器；有益效果是功能简单，操作方便；可以方便地通过增加信号发生模块扩展频率覆盖范围，应用于无线通信设备研发过程中的测试阶段。
【专利说明】
一种频率可扩展信号发生设备及实现方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种信号发生设备及实现方法，特别涉及一种频率可扩展信号发生设备及实现方法。
【背景技术】
[0002]目前大多数无线通信设备研发过程中，都需要用到信号发生设备。目前市场存在的该种设备，存在体积大、价格高、使用复杂的缺点和在频率固定时不能扩展的问题，让很多资金不足的开发者望而却步，对于初级开发者来说使用也比较麻烦，而且，很多开发者需要用到的只有频率、功率，对于其他的模式并不需要。
【发明内容】
鉴于现有技术存在的问题，本发明提供一种可降低信号发生设备使用的复杂程度、频率可根据需求随意扩展的信号发生设备，具体技术方案是，一种频率可扩展信号发生设备，包括η个信号发生模块、数控部分，其特征在于:所述的数控部分由单片机和FPGA串接组成，数控部分的FPGA连接η个信号发生模块输入端，所述的信号发生模块由鉴相器、环路滤波器、压控振荡器、第一级可变增益放大器和第二级可变增益放大器依次单向串接在一起，压控振荡器输出反馈信号与参考信号共同输入到鉴相器，鉴相器对两个信号进行比相，在鉴相器输出端输出比相电压，比相电压输入到环路滤波器的输入端，经环路滤波器滤波输出，环路滤波器输出端输入到压控振荡器的压控端，压控振荡器在比相电压控制下，输出稳定的频率，压控振荡器输出信号输入到第一级可变增益放大器输入端，经放大后在输出端输出，第一级可变增益放大器输出端输入到第二级可变增益放大器输入端，经放大后输出。
[0003]频率可扩展信号产生的方法包括以下步骤，1)、通过按键向单片机写入频率或功率，数控部分单片机在接收到按键的信号后判断是否频率信号，如是，频率信号，进入频率工作通道，否，进入功率工作通道；2)、频率工作通道(I)、把频率分段为第I段、第2段、第3段至第η段，分别对应第I信号发生模块、第2信号发生模块、第3信号发生模块、至第η信号发生模块，根据按键输入数值，打开相应数值个信号发生模块，达到所要的频率范围，参考源同时输入参考频率信号；(2)、参考频率信号进入鉴相器，同时，原电路经压控振荡器输出相位频率稳定的频率信号分流进分频器/n; (3)、分流信号经分频器/n至鉴相器与参考频率信号进行相位一致比较，环路滤波器输出直流电压，经压控振荡器输出相位频率稳定的频率信号，经二级放大器的放大增益控制，形成功率可控信号；3)、功率工作通道(1)、打开相应数值个信号发生模块，(2)、向FPGA发送功率控制指令，(3)、FPGA向当前工作模块中写入数，
[4]显示器显示当前功率值。
[0004]本发明的有益效果是，功能简单，操作方便;可以方便地通过增加信号发生模块扩展频率覆盖范围，应用于无线通信设备研发过程中的测试阶段。
【附图说明】
[0005]图1是本发明的电路方框图。
[0006]图2是本发明的信号产生模块电路方框图。
[0007]图3是本发明的信号产生模块电路原理图。
[0008]图4是本发明的工作流程图。
【具体实施方式】
[0009]下面结合附图对本系统进行进一步说明。
[0010]如图1、2、3所示，一种频率可扩展信号发生设备，包括η个信号发生模块、数控部分、按键部分、开关和显示器，其特征在于:η个信号发生模块输入端分别与数控部分连接、输出端与开关连接，数控部分分别与按键部分、显示器连接，所述的数控部分由单片机和FPGA组成，所述的信号发生模块包括由鉴相器、环路滤波器、分频器/n组成的锁相环芯片、参考源、压控振荡器VC0、第一级放大器和第二级放大器，参考源、鉴相器、环路滤波器、压控振荡器VC0、第一级放大器和第二级放大器依次单向串接在一起，压控振荡器VCO输出端还经分频器/n与鉴相器单向串接在一起，其中参考源和环路滤波器用来产生所需的信号频率，二级放大器和压控衰减器用来控制信号的功率，其原理为:鉴相器检测输入信号与输出信号的相位差，并将检测出的相位差信号通过鉴相器转换成电压信号输出，经环路滤波器滤波后形成压控振荡器(VCO)的控制电压，对振荡器输出信号的频率实施控制，再通过反馈通路把压控振荡器输出信号的频率、相位反馈到鉴相器与参考频率信号进行相位一致比较，环路滤波器输出直流电压，经压控振荡器输出相位频率稳定的频率信号，经二级放大器的放大增益控制，形成功率可控信号。
[0011]所述的按键部分包括O?9个数字按键，频率单位键“GHz”、“MHz”、“KHz”和“Hz”和功率单位键“dBm”。
[0012]原理是通过信号发生模块的增加进行扩展，达到更宽的频率范围，首先我们把频率分段为第I段、第2段、第3段……第η段，分别对应信号发生模块1、信号发生模块2、信号发生模块3、……信号发生模块η，根据按键输入数值，打开相应数值个信号发生模块，达到所要的频率范围。
[0013]当按键输入的为频率时，首先由单片机判断频率所在频段;根据频段向相应的模块中写入数；
当按键输入的为功率时，向当前模块中写入数，显示器显示当前频率、功率值。
[0014]FPGA将频率、功率等指令发送到相应模块，同时驱动显示器显示当前频率、功率值。
[0015]如图4所示，频率可扩展信号产生的方法包括以下步骤，
1)、通过按键向单片机写入频率或功率，数控部分单片机在接收到按键的信号后判断是否频率信号，如是，频率信号，进入频率工作通道，否，进入功率工作通道；
2)、频率工作通道
(1)、把频率分段为第I段、第2段、第3段至第η段，分别对应第一信号发生模块、第二信号发生模块、第三信号发生模块、至第η信号发生模块，根据按键输入数值，打开相应数值个信号发生模块，达到所要的频率范围，参考源同时输入参考频率信号；
(2)、参考频率信号进入鉴相器，同时，原电路经压控振荡器输出相位频率稳定的频率信号分流进分频器/n;
(3)、分流信号经分频器/n至鉴相器与参考频率信号进行相位一致比较，环路滤波器输出直流电压，经压控振荡器输出相位频率稳定的频率信号，经二级放大器的放大增益控制，形成功率可控信号；
3)、功率工作通道
(I)、打开相应数值个信号发生模块，
(2 )、向FPGA发送功率控制指令，
(3 )、FPGA向当前工作模块中写入分频器的寄存器数据，
(4)显示器显示当前功率值。
[0016]原理是根据锁相环原理，
采用η个一倍频程的信号发生模块，将这些模块并联起来，通过数控的控制，使频率覆盖η个模块频率之和，即，模块I的信号频率为f?2f，模块2的频率为2f?4f，模块3的频率为4f?8f，...模块η的频率为l/2*2nf?2nf。该设备的频率范围加起来为f?2nf。
[0017]原理是通过信号发生模块的增加进行扩展，达到更宽的频率范围，首先我们把频率分段为第I段、第2段、第3段……第η段，分别对应信号发生模块1、信号发生模块2、信号发生模块3、……信号发生模块η，根据按键输入数值，打开相应数值个信号发生模块，达到所要的频率范围。
[0018]当按键输入的为频率时，首先由单片机判断频率所在频段;根据频段向相应的模块中写入频率控制寄存器数据；
当按键输入的为功率时，向当前模块中写入功率控制数据，显示器显示当前频率、功率值。
[0019]FPGA将频率、功率等指令发送到相应模块，同时驱动显示器显示当前频率、功率值。
【主权项】
1.一种频率可扩展信号发生设备，包括η个信号发生模块、数控部分，其特征在于:所述的数控部分由单片机和FPGA串接组成，数控部分的FPGA连接η个信号发生模块输入端，所述的信号发生模块由鉴相器、环路滤波器、压控振荡器、第一级可变增益放大器和第二级可变增益放大器依次单向串接在一起，压控振荡器输出反馈信号与参考信号共同输入到鉴相器，鉴相器对两个信号进行比相，在鉴相器输出端输出比相电压，比相电压输入到环路滤波器的输入端，经环路滤波器滤波输出，环路滤波器输出端输入到压控振荡器的压控端，压控振荡器在比相电压控制下，输出稳定的频率，压控振荡器输出信号输入到第一级可变增益放大器输入端，经放大后在输出端输出，第一级可变增益放大器输出端输入到第二级可变增益放大器输入端，经放大后输出。2.一种频率可扩展信号发生设备的频率可扩展信号产生方法，其特征在于:频率可扩展信号产生的方法包括以下步骤， 1)、通过按键向单片机写入频率或功率，数控部分单片机在接收到按键的信号后判断是否频率信号，如是，频率信号，进入频率工作通道，否，进入功率工作通道； 2)、频率工作通道 (1)、把频率分段为第I段、第2段、第3段至第η段，分别对应第一信号发生模块、第二信号发生模块、第三信号发生模块、至第η信号发生模块，根据按键输入数值，打开相应数值个信号发生模块，达到所要的频率范围，参考源同时输入参考频率信号； (2)、参考频率信号进入鉴相器，同时，原电路经压控振荡器输出相位频率稳定的频率信号分流进分频器/n; (3)、分流信号经分频器/n至鉴相器与参考频率信号进行相位一致比较，环路滤波器输出直流电压，经压控振荡器输出相位频率稳定的频率信号，经二级放大器的放大增益控制，形成功率可控信号； 3)、功率工作通道 (I)、打开相应数值个信号发生模块， (2 )、向FPGA发送功率控制指令， (3)、FPGA向当前工作的信号发生模块中写入数， (4)显示器显示当前功率值。
【文档编号】H03L7/107GK105897257SQ201610319097
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年5月13日
【发明人】王保文, 张鹏泉, 吴岩磊, 孔云苍, 尚青松
【申请人】天津光电通信技术有限公司