[发明专利]一种宽带低相噪频率合成电路

说明书

本发明公开了一种宽带低相噪频率合成电路，包括参考单元、本振单元、中频单元、扩频单元和电源单元。参考单元放大功分参考信号，输出端连接中频单元输入端和本振单元输入端。中频单元、本振单元分别产生中频信号和本振信号，输出端均连接扩频单元输入端。中频信号与本振信号在扩频单元混频，扩频单元输出即本发明电路输出。电源单元与参考单元、中频单元、本振单元、扩频单元供电端连接。本发明采用取样锁相介质振荡器搭建低相噪本振框架；采用独立电源配合射频开关实现本振信号电源‑射频双隔离，提高杂散抑制；采用混频拼接配合可变分频二次扩展频谱，并优化输出信号相噪、杂散抑制。本发明有效扩展工作带宽，同时具备低相噪、低杂散特性。

技术领域

本发明属于频率合成技术领域，具体涉及一种宽带低相噪频率合成电路。

背景技术

频率合成技术广泛应用于雷达、干扰等现代电子信息系统。伴随技术发展，各应用系统对频率源性能指标提出更高、更全面要求。宽带输出可提高频率源系统频率适用范围；低相位噪声、低杂散的高纯频谱源可提高灵敏度、作用距离等系统性能指标。

频率合成技术包含直接数字式频率合成技术、直接频率合成技术和锁相环频率合成技术。

直接数字式频率合成可实现细步进输出，但受限于数字器件最高时钟频率，输出频率低、带宽窄。

直接频率合成通过对参考输入混频、倍频、分频实现信号的加、减、乘、除运算，无附加数字器件噪声，但硬件占用多，合成效率低。

锁相频率合成技术又称间接式频率合成技术，采用鉴相器、压控振荡器等形成锁相环，易于集成。但受限于现有压控振荡器性能，通常的宽带应用是采用锁相环实现较低频率基带，再通过二倍频或高次倍频，扩展频谱至需求频带。倍频产生的基波、高次谐波作为杂散信号需单独设计开关滤波电路滤除。基带相噪、杂散由锁相环鉴相器性能决定，难以提升。且输出信号由基带信号倍频产生，相噪、杂散指标较基带信号按20lgN(N为倍频数)恶化。

典型报道如下：

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，通过开关滤波滤除基带和高阶谐波杂散。该方案易于实现、覆盖频带宽，但受限于鉴相器性能，基带相噪、杂散难以提升。且输出信号由基带二倍频产生，输出相噪、杂散较锁相基带按20lgN(N=2)恶化6dB。

发明内容

本发明的目的在于，为克服现有技术缺陷，提供了一种宽带低相噪频率合成电路。

本发明目的通过下述技术方案来实现：一种宽带低相噪频率合成电路，包括参考单元、本振单元、中频单元、扩频单元和电源单元，所述参考单元输入低相噪参考信号，所述参考单元的信号输出端分别与中频单元和本振单元的信号输入端连接，所述中频单元的信号输出端和本振单元的信号输出端均与扩频单元的信号输入端连接，所述扩频单元输出端为频综输出，所述电源单元分别与参考单元、本振单元、中频单元和扩频单元供电端连接。

进一步地：所述参考单元包括连接的放大器和功分器1，所述放大器输入低相噪参考信号，并对该信号无附加噪声地放大，所述功分器1级联放大器，将参考信号功分四路，一路参考信号与中频单元的信号输入端连接，其余三路与本振单元的信号输入端连接。

进一步地：所述中频单元包括鉴相器、环路滤波器、压控振荡器和功分器2，所述鉴相器的输入端与功分器1连接，所述鉴相器、环路滤波器、压控振荡器和功分器2构成锁相环，所述功分器2将压控振荡器产生的信号功分两路，一路输出至鉴相器，另一路输出至扩频单元。