專(zhuān)利名稱(chēng)：基于雙vco的超寬帶頻率合成器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于頻率合成電路設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及ー種基于雙VCO的超寬帶頻率合成器。
背景技術(shù)：
在電子測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，對(duì)掃頻信號(hào)源或掃頻本振信號(hào)的質(zhì)量要求非常高，一般都具有掃寬寬，相位噪聲和雜散指標(biāo)高的特點(diǎn)，因此如何給系統(tǒng)或整機(jī)提供高指標(biāo)的信號(hào)源或本振成為ー個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。圖1為傳統(tǒng)的鎖相頻率合成電路，參考時(shí)鐘信號(hào)和經(jīng)分頻的VCO反饋信號(hào)輸入到鑒相器的輸入端，鑒相器的輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)低通濾波器后驅(qū)動(dòng)VCO使之輸出正確的頻率，從而使環(huán)路鎖定。該電路中的鑒相器和分頻器可以為模擬分立電路或數(shù)字集成電路?，F(xiàn)有技術(shù)一般通過(guò)兩種方法實(shí)現(xiàn)高指標(biāo)信號(hào)輸出:ー種方法采用如圖2所示方案，用開(kāi)關(guān)控制兩個(gè)鎖相環(huán)的輸出，來(lái)實(shí)現(xiàn)寬掃頻的信號(hào)輸出，該方案指標(biāo)雖然很高但是成本較大，結(jié)構(gòu)體積也偏大，且兩個(gè)環(huán)路的信號(hào)容易相互干擾；另ー種方法采用如圖3所示方案，通過(guò)對(duì)基頻信號(hào)分頻或倍頻實(shí)現(xiàn)寬掃頻，該方案成本偏小但會(huì)惡化信號(hào)指標(biāo)，如相位噪聲，雜散及頻率分辨率等。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型需要解決的技術(shù)問(wèn)題為:現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法有效實(shí)現(xiàn)寬掃頻、高相位噪聲的信號(hào)源的頻率合成。本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下所述:—種基于雙VCO的超寬帶頻率合成器，包括參考時(shí)鐘電路、鑒相器、濾波器、開(kāi)關(guān)、VCO和分頻器;其中，開(kāi)關(guān)包括開(kāi)關(guān)I和開(kāi)關(guān)2，乂0)包括￥0)1、￥0)2、…、VC0n，n彡2，濾波器包括濾波器1、濾波器2、…、濾波器n，n ^ 2 ;參考時(shí)鐘電路輸出參考信號(hào)進(jìn)入鑒相器給鎖相環(huán)提供參考，該信號(hào)和VCO分頻后的反饋信號(hào)進(jìn)入鑒相器鑒相；鑒相器輸出的誤差信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波器I濾波后進(jìn)入開(kāi)關(guān)1，根據(jù)開(kāi)關(guān)I/開(kāi)關(guān)2的控制情況選擇VCO通路:若開(kāi)關(guān)選擇VCOl通路，信號(hào)只通過(guò)VCOl，輸出至分頻器分頻，分頻信號(hào)反饋至上述鑒相器；若開(kāi)關(guān)選擇VCOn通路，信號(hào)先經(jīng)過(guò)濾波器n濾波，再通過(guò)VCOn，輸出至分頻器分頻，分頻信號(hào)反饋至上述鑒相器。作為優(yōu)選方案，n=2,且VCOl和VC02需滿足以下要求:VCOl和VC02能夠覆蓋整機(jī)和系統(tǒng)所要求的頻率范圍；VC01和VC02的相位噪聲指標(biāo)及諧波指標(biāo)滿足系統(tǒng)指標(biāo)要求；VC01和VC02調(diào)諧靈敏度相近；VC01和VC02在指定的頻率范圍內(nèi)對(duì)應(yīng)的調(diào)諧電壓范圍相近。本實(shí)用新型的有益效果為:本實(shí)用新型相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，兼顧了硬件成本小、沒(méi)有由于倍頻器的引入導(dǎo)致對(duì)信號(hào)相位噪聲、雜散和頻率分辨率等指標(biāo)的惡化，有效實(shí)現(xiàn)了寬掃頻、高相位噪聲的信號(hào)源的頻率合成。

圖1為傳統(tǒng)鎖相環(huán)路原理圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)中ー種用于寬掃頻信號(hào)源頻率合成的電路原理圖；圖3為現(xiàn)有技術(shù)中另一種用于寬掃頻信號(hào)源頻率合成的電路原理圖；圖4為本實(shí)用新型的基于雙VCO的超寬帶頻率合成器的原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的基于雙VCO的超寬帶頻率合成器進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。如圖4所示，本實(shí)用新型采用ー個(gè)鎖相環(huán)路驅(qū)動(dòng)兩個(gè)VCO的頻率合成的技術(shù)方案，解決寬掃頻、高相位噪聲信號(hào)源的頻率合成問(wèn)題。實(shí)施例1本實(shí)施例的基于雙VCO的超寬帶頻率合成器包括參考時(shí)鐘電路、鑒相器、濾波器1、濾波器2、開(kāi)關(guān)1、開(kāi)關(guān)2、V⑶1、VC02和分頻器。參考時(shí)鐘電路輸出參考信號(hào)進(jìn)入鑒相器給鎖相環(huán)提供參考，該信號(hào)和VCO分頻后的反饋信號(hào)進(jìn)入鑒相器鑒相；鑒相器輸出的誤差信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波器I濾波后進(jìn)入開(kāi)關(guān)1，根據(jù)開(kāi)關(guān)I/開(kāi)關(guān)2的控制情況選擇是否經(jīng)過(guò)濾波器2濾波:當(dāng)要求鎖相速度快、電氣指標(biāo)要求較低時(shí)開(kāi)關(guān)I/開(kāi)關(guān)2選擇VCOl通路，當(dāng)對(duì)鎖相速度無(wú)要求、但電氣指標(biāo)要求較高時(shí)開(kāi)關(guān)I/開(kāi)關(guān)2選擇VC02通路。在VCOl通路中，信號(hào)只通過(guò)VC01，輸出至分頻器分頻，分頻信號(hào)反饋至上述鑒相器；在VC02通路中，信號(hào)先經(jīng)過(guò)濾波器2濾波，再通過(guò)VC02，輸出至分頻器分頻，分頻信號(hào)反饋至上述鑒相器。實(shí)施本實(shí)施例的技術(shù)方案時(shí)，首先要根據(jù)需求確定兩個(gè)VCO的選型，指標(biāo)要滿足如下的要求:①兩個(gè)VCO要能夠覆蓋整機(jī)或系統(tǒng)所要求的頻率范圍，如系統(tǒng)要求5GHz-10GHz的頻率范圍，可以選用5GHz—8GHz和8GHz—10GHz兩個(gè)VCO(兩個(gè)VCO在8GHz附近應(yīng)會(huì)有頻率交集)；②兩個(gè)VCO的相位噪聲及諧波等指標(biāo)要滿足系統(tǒng)的要求；③兩個(gè)VCO調(diào)諧靈敏度相差不宣過(guò)大。④兩個(gè)VCO在指定的頻率范圍內(nèi)對(duì)應(yīng)的調(diào)諧電壓范圍不宣相差過(guò)大。VCO型號(hào)確定之后進(jìn)行環(huán)路濾波器的仿真設(shè)計(jì)，下面以常用的無(wú)源三階環(huán)路濾波器為例來(lái)說(shuō)明該過(guò)程。在兩個(gè)VCO頻率交集處選擇合適的頻率點(diǎn)作為開(kāi)關(guān)切換點(diǎn)，設(shè)計(jì)時(shí)可以根據(jù)這個(gè)頻率切換點(diǎn)把ー個(gè)雙VCO電路當(dāng)做兩個(gè)鎖相環(huán)路來(lái)設(shè)計(jì)濾波器。這兩次仿真設(shè)計(jì)中，采用的鑒相器及分頻器模型指標(biāo)應(yīng)該一致，根據(jù)VCO指標(biāo)的不同仿真出兩個(gè)環(huán)路低通濾波器，分別對(duì)應(yīng)兩個(gè)VC0。在這兩個(gè)濾波器中選擇那個(gè)帶寬較寬的濾波器作為兩個(gè)VCO環(huán)路濾波器的公共部分，如圖四中濾波器I部分所示，該框圖假定以VCOl作為環(huán)路的VCO時(shí)仿真得到的環(huán)路濾波器帶寬較寬。然后再重新設(shè)計(jì)以VC02作為環(huán)路VCO的低通濾波器，此次設(shè)計(jì)時(shí)以公共濾波器濾波器I部分為基礎(chǔ)，里面的元器件值固定在后面増加ー級(jí)濾波濾波器2，増加的元器件值為變量，重新仿真設(shè)計(jì)。濾波器I和濾波器2仿真完成后再選用ー個(gè)開(kāi)關(guān)并按照?qǐng)D4所示的方式將他們連接構(gòu)成雙VCO鎖相環(huán)。若前兩次仿真濾波器指標(biāo)相差不大則可以省去后面濾波器2部分。所述開(kāi)關(guān)I和開(kāi)關(guān)2由整機(jī)CPU控制，CPU通過(guò)整機(jī)該輸出的頻率判斷開(kāi)關(guān)的狀態(tài)，原理圖中的兩個(gè)開(kāi)關(guān)狀態(tài)要一致即用濾波器I時(shí)保證VCOl信號(hào)通過(guò)開(kāi)關(guān)，用濾波器1+濾波器2時(shí)保證VC02的信號(hào)通過(guò)開(kāi)關(guān)去鑒相。采用該方案后硬件成本要比第一種傳統(tǒng)方案小很多，且沒(méi)有第二種方案中因?yàn)楸额l器的引入導(dǎo)致對(duì)信號(hào)相位噪聲，雜散和頻率分辨率等指標(biāo)的惡化環(huán)節(jié)，可以說(shuō)集成了兩種傳統(tǒng)方案的優(yōu)點(diǎn)。實(shí)施例2本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于:VC0的數(shù)量為n個(gè)，濾波器的數(shù)量也為n個(gè)，n ^ 2，鑒相器輸出的誤差信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波器I濾波后進(jìn)入開(kāi)關(guān)1，根據(jù)開(kāi)關(guān)I/開(kāi)關(guān)2的控制情況選擇VCO通路:若開(kāi)關(guān)選 擇VCOl通路，信號(hào)只通過(guò)VC01，輸出至分頻器分頻，分頻信號(hào)反饋至上述鑒相器；若開(kāi)關(guān)選擇VCOn通路，信號(hào)先經(jīng)過(guò)濾波器n濾波，再通過(guò)VCOn，輸出至分頻器分頻，分頻信號(hào)反饋至上述鑒相器。
權(quán)利要求1.一種基于雙VCO的超寬帶頻率合成器，包括參考時(shí)鐘電路、鑒相器、濾波器、開(kāi)關(guān)、VCO和分頻器，其特征在于: 開(kāi)關(guān)包括開(kāi)關(guān)I和開(kāi)關(guān)2，VCO包括VCOl、VC02、…、VCOn, n ≥ 2，濾波器包括濾波器1、濾波器2、…、濾波器n,n≥2; 參考時(shí)鐘電路輸出參考信號(hào)進(jìn)入鑒相器給鎖相環(huán)提供參考，該信號(hào)和VCO分頻后的反饋信號(hào)進(jìn)入鑒相器鑒相；鑒相器輸出的誤差信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波器I濾波后進(jìn)入開(kāi)關(guān)1，根據(jù)開(kāi)關(guān)I/開(kāi)關(guān)2的控制情況選擇VCO通路:若開(kāi)關(guān)選擇VCOl通路，信號(hào)只通過(guò)VC01，輸出至分頻器分頻，分頻信號(hào)反饋至上述鑒相器；若開(kāi)關(guān)選擇VCOn通路，信號(hào)先經(jīng)過(guò)濾波器n濾波，再通過(guò)VCOn，輸出至分頻器分頻，分頻信號(hào)反饋至上述鑒相器。
2.根據(jù)權(quán) 利要求1所述的基于雙VCO的超寬帶頻率合成器，其特征在于:n= 2。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型屬于頻率合成電路設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于雙VCO的超寬帶頻率合成器。本實(shí)用新型包括參考時(shí)鐘電路、鑒相器、濾波器、開(kāi)關(guān)、VCO和分頻器；參考時(shí)鐘電路輸出參考信號(hào)進(jìn)入鑒相器給鎖相環(huán)提供參考，該信號(hào)和VCO分頻后的反饋信號(hào)進(jìn)入鑒相器鑒相；鑒相器輸出的誤差信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波器1濾波后進(jìn)入開(kāi)關(guān)1，根據(jù)開(kāi)關(guān)1/開(kāi)關(guān)2的控制情況選擇VCO通路若開(kāi)關(guān)選擇VCO1通路。本實(shí)用新型解決了現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法有效實(shí)現(xiàn)寬掃頻、高相位噪聲信號(hào)源的頻率合成的技術(shù)問(wèn)題。本實(shí)用新型相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，兼顧了硬件成本小、沒(méi)有由于倍頻器的引入導(dǎo)致對(duì)信號(hào)相位噪聲、雜散和頻率分辨率等指標(biāo)的惡化，有效實(shí)現(xiàn)了寬掃頻、高相位噪聲的信號(hào)源的頻率合成。
文檔編號(hào)H03L7/18GK202949409SQ201220404139
公開(kāi)日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2012年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月15日
發(fā)明者楊新峰 申請(qǐng)人:中國(guó)航天科工集團(tuán)第三研究院第八三五七研究所