[发明专利]一种高纯甚高频信号的生成装置及方法

说明书

本发明提出了一种高纯甚高频信号的生成装置，包括：低噪声参考源、功率分配器、直接数字频率合成器、混频器、单刀双掷开关、高通滤波器、低通滤波器、单刀双掷开关、可编程分频器；本发明基于直接数字频率合成器(简称DDS)，通过与一个高纯参考信号先混频、再分频的方法在保证相噪和频率分辨率优点的情况下，优化杂散抑制指标，扩展DDS电路的应用范围。本发明通过灵活的设置DDS和可编程分频器的分频比以及选择混频的方向，信号输出的频率可达几百兆赫兹，选择较小的分频比甚至可达吉赫兹，相对于传统的频率合成方式，本发明的合成信号在相位噪声和杂散抑制指标非常优异的情况下，频率范围由原来的几十兆赫兹扩展到几百兆赫兹。

技术领域

本发明涉及测试技术领域，特别涉及一种高纯甚高频信号的生成装置，还涉及一种高纯甚高频信号的生成方法。

背景技术

信号分析仪本振的相位噪声和频率分辨率决定着信号分析仪整机的相位噪声水平和频率分辨的技术指标，而这两项指标是体现分析仪分析微弱信号能力的重要指标。信号分析仪调谐本振的鉴相参考信号的最小步进频率决定着信号分析仪的频率分辨率。因为信号分析仪的相噪指标肯定不会比参考信号的指标更好，鉴相参考信号的相噪水平是信号分析仪的相位噪声指标的一个限制因素。提高信号分析仪本振的相位噪声，是信号分析仪研发中不断的追求。

为了提高相位噪声指标，首先需要有一个相噪水平更好的、满足频率分辨率要求的、频率更高的鉴相参考信号。现有可以产生的低相位噪声、高频率分辨率、低杂散寄生信号频率均为几十兆赫兹，已经难以满足当前高性能信号分析仪对鉴相参考信号的要求。

小数(锁相)环是以压控振荡器(简称VCO)为振荡源的锁相环，如图1所示的经典小数锁相环结构，压控振荡器(VCO)输出信号经过小数分频之后，与固定的参考信号进行鉴相，鉴相输出经过环路积分后加到VCO的调谐端，控制VCO的振荡频率，实现小数环的锁定。分频之后的信号要比分频之前的信号相位噪声更好，假设分频比是N，分频之后理论上相位噪声会降低20logN。小数环本身的相位噪声水平和寄生杂散并不能满足高性能测量仪器的要求，需要经过分频进一步降低相噪水平后才可以。小数环VCO的振荡频率也就是小数环的工作频率为几百兆赫兹到几吉赫兹，分频后超低相位噪声、低杂散、高分辨率的信号频率一般为几十兆赫兹；如果通过降低分频比提高频率，则相噪和寄生水平变差。

因此，采用小数锁相环再分频的方法，为使相位噪声指标满足要求，分频比一般要几十次，分频优化了相位噪声同时限制了输出信号的频率范围。

发明内容

为解决上述现有技术中的不足，本发明提出一种高纯甚高频信号的生成装置及方法。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种高纯甚高频信号的生成装置，包括：低噪声参考源、功率分配器、直接数字频率合成器、混频器、单刀双掷开关、高通滤波器、低通滤波器、单刀双掷开关、可编程分频器；

低噪声参考源，用于提供相位噪声和寄生指标优异的高纯参考信号，高纯参考信号输入到功率分配器；

功率分配器，实现信号功率的均衡分配，将高纯参考信号一分为二，一路作为直接数字频率合成器的参考输入，另一路作为混频器的上变频本振信号；

直接数字频率合成器实现信号的分频，分频比为小数或者整数，频率分辨率可达pHz级；

混频器，实现高纯参考本振与直接数字频率合成器输出信号的混频，混频输出进入单刀双掷开关；

第一单刀双掷开关，实现混频器中频信号的开关选择，进入到两路不同的滤波器；

高通滤波器，实现上变频中频信号的滤波选择输出；

低通滤波器，实现下变频中频信号的滤波选择输出；

第二单刀双掷开关，实现信号通路的开关选择，选择来自两路不同滤波器信号其中的一路，输出至可编程分频器；