[发明专利]一种快速捷变的宽带频率合成器

说明书

本发明公开了涉及一种快速捷变的宽带频率合成器，应用于无线超外差通信设备的本振或射频激励信号，本发明的频率合成器的快速换频由第一集成锁相环和第二集成锁相环交替工作完成，每个集成锁相环的频率锁定过程提前预置完成，因而系统换频时间由第一射频开关切换时间和微带滤波器换频时间决定，第一射频开关切换时间小于1μs，微带滤波器换频时间小于10μs，频率合成器换频时间可达到10μs以内。结合第三集成锁相环，系统输出频率范围为30MHz～7GHz，频率范围宽，换频时间小于10μs，转换时间短，能满足宽频段高速跳频系统的应用要求。

技术领域

本发明属于通信系统技术领域，尤其涉及一种快速捷变的宽带频率合成器，应用于无线超外差通信设备的本振或射频激励信号。

背景技术

频率合成器是电子仪器设备、通信系统的核心部件，是决定系统性能的关键设备或部件。迄今为止,共出现过三种频率合成技术,分别是直接合成技术(DS)、锁相合成技术(PLL)和直接数字合成技术(DDS)。DS频率合成器体积大、成本高，输出寄生频率的数量多，限制性大。PLL具有输出频率高、频带宽、杂散性能好的特点,但是由于决定其输出分辨率的参考频率大小直接影响输出频率性能的好坏及频率转换时间，很难满足要求分辨率高、转换时间快的系统，采用小数分频可以解决这个问题,但是又引入了小数杂散。DDS具有分辨率高,转换速度快等优点，但由于采用了全数字的结构，输出频率不高，杂散分量多，应用范围受限。

PLL和DDS技术有着各自的优缺点,将这两种技术结合起来,可达到取长补短，提高频率合成器性能，成为目前主要的设计方法。但是随着应用需求和通信电子技术的发展，对测量仪器、通信设备也有了新的要求，如要求设备集成度高、频段宽、抗干扰能力强，这将对设备的频率合成器提出更高要求，如输出频率范围宽、频率捷变时换频时间短，相位噪声、杂散性能优良。目前的频率合成技术仍然存在换频时间长的问题，要缩短换频时间又造成噪声性能下降，同时频率范围不够宽，无法满足宽频段本振或射频输出需求。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提出一种快速捷变的宽带频率合成器，本发明通过设计三个锁相环进行频率合成，其中，工作频率为30MHz～3GHz范围时，采用前两个锁相环交替工作，提前预置锁定，通过电子开关切换直接输出，第三个锁相环路及混频电路不参与工作。工作频率为3GHz～7GHz范围时，前两个锁相环交替工作输出信号(1GHz～3GHz)与第三个锁相环输出固定频率(4GHz)信号混频输出宽频段(3GHz～7GHz)射频信号。因此该频率合成器可输出30MHz～7GHz频率范围的信号，换频时间小于10μs，具有频率范围宽、锁定时间短、相位噪声低、杂散性能优良等特点。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以解决。

一种快速捷变的宽带频率合成器，包括：标准频率生成器、控制器、第一集成锁相环、第二集成锁相环、第三集成锁相环、第一射频放大器、第二射频放大器、第三射频放大器、混频器、低通滤波器、带通滤波器、微带滤波器；

所述标准频率生成器生成基准频率信号，并将其分别输送给第一集成锁相环、第二集成锁相环、第三集成锁相环、控制器，所述控制器根据基准频率信号和所需的本振或射频信号的工作频率分别对第一集成锁相环、第二集成锁相环、第三集成锁相环、微带滤波器和射频开关送入对应的频率控制字、时钟和控制信号；

所述第一集成锁相环和第二集成锁相环根据各自接收到的频率控制字、时钟、控制信号进行交替锁定，并采用第一射频开关切换输出对应集成锁相环锁定的连续低频信号；所述第一射频开关输出的连续低频信号依次经过第一射频放大器和低通滤波器后，得到滤除谐波的频率信号；

当所需工作频率在[30MHz,3GHz]范围内时，所述滤除谐波的频率信号通过第二射频开关切换进行低频输出；