一種低相位噪聲的頻率源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及頻率合成及頻率源相位噪聲性能技術(shù)領(lǐng)域。更具體地，涉及一種低相位噪聲的頻率源。
【背景技術(shù)】
[0002]相位噪聲作為頻率源的一項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)，對(duì)頻率源所應(yīng)用的整個(gè)系統(tǒng)的性能有著很大的影響。如在通信系統(tǒng)中，相位噪聲會(huì)使話路信噪比下降、誤碼率增加;在雷達(dá)系統(tǒng)中，相位噪聲會(huì)降低雷達(dá)系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)的分辨能力，即改善因子;在接收機(jī)中，相位噪聲會(huì)使接收機(jī)有效噪聲系數(shù)增加。因此低相位噪聲頻率源的研制成為必不可缺的內(nèi)容。
[0003]目前頻率合成技術(shù)基本分為三類(lèi):直接頻率合成、鎖相頻率合成和直接數(shù)字頻率合成。
[0004]直接頻率合成技術(shù)在速度上具有很大優(yōu)勢(shì)，可以得到絕對(duì)帶寬非常大的信號(hào)，但是電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大、成本較高、研制調(diào)試一般比較困難，由于采用了大量的混頻、倍頻環(huán)節(jié)，直接頻率合成技術(shù)很難抑制因非線性效應(yīng)而引入的雜波干擾，因而難以達(dá)到較高的雜波抑制度，并且在各環(huán)節(jié)中存在一定的相位噪聲附加。
[0005]鎖相頻率合成技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有低相位噪聲特性，其缺點(diǎn)是輸出頻率點(diǎn)數(shù)少，頻率切換速度慢，頻率分辨力低。
[0006]直接數(shù)字頻率合成技術(shù)具有頻率切換速度快、頻率分辨率高、頻率切換時(shí)保持相位的連續(xù)性、相對(duì)帶寬很寬、便于單片集成的優(yōu)勢(shì)，但缺點(diǎn)是工作頻率受到限制，絕對(duì)帶寬窄，雜散相對(duì)較高，相位噪聲受參考信號(hào)以及芯片工藝限制。
[0007]因此，需要提供一種低相位噪聲的頻率源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種低相位噪聲的頻率源，解決現(xiàn)有超寬帶、低雜散頻率源相位噪聲指標(biāo)難以改善的問(wèn)題。
[0009]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
[0010]一種低相位噪聲的頻率源，該頻率源包括:低相位噪聲參考源、DDS及控制模塊、諧波產(chǎn)生模塊和輸出模塊；
[0011]所述低相位噪聲參考源，向所述DDS及控制模塊發(fā)送低相位噪聲的400MHz和1000MHz參考信號(hào)，并向所述諧波產(chǎn)生模塊發(fā)送低相位噪聲的400MHz激勵(lì)信號(hào)；
[0012]所述DDS及控制模塊，向所述輸出模塊發(fā)送低相位噪聲的10MHz?150MHz基帶信號(hào)，并分別向所述輸出模塊和所述諧波產(chǎn)生模塊發(fā)送控制信號(hào)；
[0013]所述諧波產(chǎn)生模塊，向所述輸出模塊發(fā)送低相位噪聲的800MHz?1150MHz且頻率間隔為50MHz的八個(gè)點(diǎn)頻的本振信號(hào)；
[0014]所述輸出模塊，將所述基帶信號(hào)和所述本振信號(hào)進(jìn)行混頻、濾波、分頻后，得到低相位噪聲的5MHz?1000MHz信號(hào)，作為低相位噪聲的頻率源的輸出信號(hào)。
[0015]優(yōu)選地，所述低相位噪聲參考源包括:鎖相式10MHz信號(hào)源、第一10倍頻器、第一混頻器、第一環(huán)路濾波器、1000MHz壓控聲表振蕩器、4倍頻器、第二混頻器、第二環(huán)路濾波器和400MHz壓控聲表振蕩器；
[0016]所述鎖相式100MHz信號(hào)源，生成穩(wěn)定的100MHz信號(hào)；
[0017]所述第一10倍頻器，對(duì)所述穩(wěn)定的100MHz信號(hào)進(jìn)行倍頻，生成1000MHz信號(hào)；
[0018]所述第一混頻器，將所述第一 10倍頻器生成的1000MHz信號(hào)與1000MHz壓控聲表振蕩器的輔路信號(hào)輸出端輸出的信號(hào)進(jìn)行鑒相，生成第一鑒相電壓；
[0019]所述第一環(huán)路濾波器，對(duì)所述第一鑒相電壓進(jìn)行濾波，生成第一壓控電壓；
[0020]所述1000MHz壓控聲表振蕩器，根據(jù)所述第一壓控電壓的控制由主路信號(hào)輸出端輸出穩(wěn)定的1000MHz信號(hào)，作為低相位噪聲的參考源輸出的1000MHz參考信號(hào)；
[0021 ]所述4倍頻器，對(duì)所述穩(wěn)定的100MHz信號(hào)進(jìn)行倍頻，生成400MHz信號(hào)；
[0022]所述第二混頻器，將所述4倍頻器生成的400MHz信號(hào)與400MHz壓控聲表振蕩器的輔路信號(hào)輸出端輸出的信號(hào)進(jìn)行鑒相，生成第二鑒相電壓；
[0023]所述第二環(huán)路濾波器，對(duì)所述第二鑒相電壓進(jìn)行濾波，生成第二壓控電壓；
[0024]所述400MHz壓控聲表振蕩器，根據(jù)所述第二壓控電壓的控制由主路信號(hào)輸出端輸出穩(wěn)定的400MHz信號(hào)，作為低相位噪聲的參考源輸出的400MHz參考信號(hào)和400MHz激勵(lì)信號(hào)。
[0025]優(yōu)選地，所述鎖相式100MHz信號(hào)源包括:1MHz晶體振蕩器、第二 10倍頻器、第三混頻器、第三環(huán)路濾波器和100MHz壓控晶體振蕩器；
[0026]所述IOMHz晶體振蕩器，生成I OMHz信號(hào)；
[0027]所述第二1倍頻器，對(duì)所述I OMHz信號(hào)進(jìn)行1倍頻，生成I OOMHz信號(hào)；
[0028]所述第三混頻器，將所述第二 10倍頻器生成的100MHz信號(hào)與100MHz壓控晶體振蕩器的輔路信號(hào)輸出端輸出的100MHz信號(hào)進(jìn)行鑒相，生成第三鑒相電壓；
[0029]所述第三環(huán)路濾波器，對(duì)所述第三鑒相電壓進(jìn)行濾波，生成第三壓控電壓；
[0030]所述100MHz壓控晶體振蕩器，根據(jù)所述第三壓控電壓的控制由主路信號(hào)輸出端輸出穩(wěn)定的I OOMHz信號(hào)。
[0031 ] 優(yōu)選地，所述DDS及控制模塊包括:FPGA、功分器、DDS芯片、第四混頻器、第一開(kāi)關(guān)濾波器組、第一分頻器、第五混頻器、第二開(kāi)關(guān)濾波器組；
[0032 ]所述FPGA，分別向DDS芯片、第一開(kāi)關(guān)濾波器組、第二開(kāi)關(guān)濾波器組、諧波產(chǎn)生模塊和輸出模塊發(fā)送控制信號(hào)；
[0033]所述功分器，將所述低相位噪聲參考源發(fā)送的1000MHz參考信號(hào)分為兩路，一路作為低相位噪聲時(shí)鐘信號(hào)發(fā)送至DDS芯片，另一路發(fā)送至第五混頻器；
[0034]所述DDS芯片，根據(jù)所述低相位噪聲時(shí)鐘信號(hào)生成10MHz?200MHz信號(hào)；
[0035]所述第五混頻器，將所述功分器發(fā)送的另一路信號(hào)與所述低相位噪聲參考源發(fā)送的400MHz參考彳目號(hào)進(jìn)彳丁混頻；
[0036]所述第二開(kāi)關(guān)濾波器組，對(duì)第五混頻器混頻后的信號(hào)進(jìn)行濾波，得到600MHz?700MHz的本振信號(hào)；
[0037]所述第四混頻器，對(duì)所述DDS芯片生成的100MHz?200MHz信號(hào)與所述600MHz?700MHz的本振信號(hào)進(jìn)行混頻；
[0038]所述第一開(kāi)關(guān)濾波器組，對(duì)第四混頻器混頻后的信號(hào)進(jìn)行濾波，得到400MHz?600MHz的信號(hào)；
[0039]所述第一分頻器，對(duì)所述400MHz?600MHz的信號(hào)進(jìn)行分頻，得到低相位噪聲的I OOMHz?150MHz基帶信號(hào)。
[0040]優(yōu)選地，所述諧波產(chǎn)生模塊包括:諧波產(chǎn)生器、帶通濾波器、功率放大器、第三開(kāi)關(guān)濾波器組、隔離放大器和第二分頻器；
[0041]所述諧波產(chǎn)生器，根據(jù)所述低相位噪聲的400MHz激勵(lì)信號(hào)生成頻率間隔為400MHz的梳狀譜信號(hào)；
[0042]所述帶通濾波器，對(duì)所述頻率間隔為400MHz的梳狀譜信號(hào)進(jìn)行帶通濾波，得到6400MHz?9200MHz且頻率間隔為400MHz的八個(gè)點(diǎn)頻的信號(hào)；
[0043]所述第二分頻器，對(duì)依次經(jīng)過(guò)所述功率放大器的功率補(bǔ)償、所述第三開(kāi)關(guān)濾波器組基于控制信號(hào)的分段濾波和所述隔離放大器的隔離放大后的6400MHz?9200MHz且頻率間隔為400MHz的八個(gè)點(diǎn)頻的信號(hào)進(jìn)行分頻，得到低相位噪聲的800MHz?1150MHz且頻率間隔為50MHz的八個(gè)點(diǎn)頻的本振信號(hào)。
[0044]優(yōu)選地，所述輸出模塊包括:第六混頻器、第四開(kāi)關(guān)濾波器組和第三分頻器；
[0045]所述第六混頻器，對(duì)所述低相位噪聲的10MHz?150MHz基帶信號(hào)和所述低相位噪聲的800MHz?1150MHz且頻率間隔為50MHz的八個(gè)點(diǎn)頻的本振信號(hào)進(jìn)行混頻；
[0046]所述第四開(kāi)關(guān)濾波器組，基于控制信號(hào)對(duì)所述第六混頻器混頻后的信號(hào)進(jìn)行分段濾波，得到650MHz?1300MHz的跨倍頻程信號(hào)；
[0047]所述第三分頻器，對(duì)所述650MHz?1300MHz的跨倍頻程信號(hào)進(jìn)行分頻，得到低相位噪聲的5MHz?I OOOMHz信號(hào)，作為低相位噪聲的頻率源的輸出信號(hào)。
[0048]本發(fā)明的有益效果如下:
[0049](I)本發(fā)明綜合運(yùn)用頻率源設(shè)計(jì)各種實(shí)現(xiàn)方式的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，如鎖相式頻率合成技術(shù)的環(huán)路濾波相位噪聲拼接特性、直接數(shù)字頻率合成技術(shù)的頻率細(xì)分辨特性和直接頻率合成的寬帶特性，實(shí)現(xiàn)了超低相位噪聲頻率源方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)，同時(shí)保證了寬帶、低雜散、細(xì)分辨等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明所對(duì)應(yīng)的頻率源輸出頻率范圍為5MHz?I OOOMHz、頻率分辨力優(yōu)于15μHz、雜散抑制比優(yōu)于60dBc。在載波頻率500MHz時(shí)，其相位噪聲指標(biāo)為:-96dBc/HzilOHz，-118dBc/Hz@100Hz，-135dBc/Hz@lkHz，-143dBc/Hz@10kH