[发明专利]一种宽带细步进频率合成电路及方法有效

专利信息
申请号: 202210046614.8 申请日: 2022-01-17
公开(公告)号: CN114070302B 公开(公告)日: 2022-04-08
发明(设计)人: 赵翔;刘武广;陈昌锐;张文锋;周广晏;王燕;金广华;陈睿;苏梦蜀;陈远林 申请(专利权)人: 中国电子科技集团公司第二十九研究所
主分类号: H03L7/083 分类号: H03L7/083;H03L7/085;H03L7/093;H03L7/099
代理公司: 成都九鼎天元知识产权代理有限公司 51214 代理人: 孙元伟
地址: 610036 四川*** 国省代码: 四川;51
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摘要:
搜索关键词: 一种 宽带 步进 频率 合成 电路 方法
【说明书】:

发明公开了一种宽带细步进频率合成电路及方法,涉及频率合成技术领域,包括基准单元、中频单元、本振单元和扩频单元。基准单元产生低噪声基准信号,输出端与中频单元信号输入端和本振单元信号输入端连接。中频单元产生细步进宽带中频信号,输出端与扩频单元的信号输入端连接。本振单元产生低相噪本振信号,输出端与扩频单元的信号输入端连接。本振信号与中频信号在扩频单元混频,扩频单元输出即所述频率合成电路输出。本发明采用梳线级联,直合实现低相噪本振;采用DDS+锁相环实现细步进宽带中频;通过混频搬移、插值填充、频段拼接等手段高效扩展工作带宽,实现跨倍频程的宽带细步进频率合成。

技术领域

本发明涉及频率合成技术领域,更为具体的,涉及一种宽带细步进频率合成电路及方法。

背景技术

频率合成技术应用广泛,是外差、超外差变频系统重要功能组成,是通信、干扰等现代电子信息系统核心单元。现代电子信息技术发展对频率源的性能指标提出更高、更全面要求,宽频带、细步进的频率合成技术成为主要研究方向和发展趋势。

频率合成技术包含锁相环频率合成技术、直接数字式频率合成技术(DDS)和直接频率合成技术。

锁相环是最广泛使用的频率合成方式,伴随数字器件更新,发展迅速。典型方案采用鉴相器、环路滤波器、压控振荡器形成锁相环,产生锁相基带。再通过倍频或分频扩展频谱。锁相环技术方案简单,易于实现宽带应用,但受限于数字器件特性,难以兼顾频率步进与杂散抑制,且相噪难以提升。

直接数字式频率合成可实现极细步进频率输出,但受限于器件最高时钟频率,输出频率低、带宽窄,难以满足宽带应用。

直接频率合成通过对参考信号的加减乘除运算,产生需求频率,无附加数字器件噪声,具备低相噪特点。但所有频点均由模拟方式产生,合成效率低,硬件占用随频点数增多成倍增长,难以兼顾宽带与细步进需求。

现有宽带频率合成电路已有报到如下:

1.2016年,罗明等人发表论文《一种小型毫米波宽带频率源设计实现》。文中方案采用鉴相器配合宽带VCO实现11GHz~20GHz的锁相环电路,通过二倍频扩展频谱至22GHz~40GHz,具备方案简单,易于实现,覆盖频带宽等优点。但该方案无法处理锁相环小数鉴相引入的小数分频杂散,在25MHz频率步进下,杂散抑制60dBc。在保证杂散抑制指标同时,频率分辨率难以进一步提升。此外,受限于鉴相器噪底,相位噪声难以改善。

2.2019年,孙科等人发表论文《宽带细步进捷变频频率合成器》。文中方案采用DDS产生细步进参考,通过锁相实现5GHz~10GHz基带信号。通过开关选通,分别对上述基带信号进行分频、倍频,将频谱扩展至2GHz~18GHz。该方案具备宽带细步进特点,但相位噪声由锁相环内鉴相器噪底决定,难以提升。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种宽带细步进频率合成电路及方法,兼顾宽带细步进与低相噪的指标需求,创新地结合锁相技术、DDS技术以及直接频率合成技术三种技术优势,采用梳线级联,直合实现低相噪本振;采用DDS+锁相环实现分辨率达1Hz的细步进中频;通过混频搬移、插值填充高效扩展频谱,实现多倍频程,频率步进达1Hz的宽带细步进频率合成电路,同时具备低相噪等优点。

本发明的目的是通过以下方案实现的:

一种宽带细步进频率合成电路,包括基准单元、中频单元、本振单元和扩频单元,基准单元产生的低噪声基准信号输出至中频单元和本振单元,分别在中频单元产生细步进中频信号,在本振单元产生低相噪本振信号;扩频单元输入端连接本振单元输出、中频单元输出,扩频单元的输出端即频率合成电路输出。

进一步地,所述基准单元包括第一梳谱发生器、功分器、滤波器、滤波器;第一梳谱发生器输入晶振提供的低相噪参考信号,产生步进为的低附加噪声宽带梳谱信号,梳谱信号二功分后分别通过滤波器、滤波器,提取第一低噪声基准信号、第二低噪声基准信号。

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