[发明专利]频率合成器和频率合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及频率合成器和相应的频率合成方法。

背景技术

频率合成器是许多微波系统的关键构件模块。在包括无线电接收机、移动电话、卫星接收机、GPS系统、雷达等的许多现代设备中找得到它们。存在三种主要合成器体系架构，具体而言是直接模拟式合成器、直接数字式合成器和间接式(锁相环)合成器。微波系统的要求越来越严格，使得已知的合成器无法满足诸如相位噪声、切换速率、精细分辨率和频率扫描(sweep)之类的要求。近年，开发了新的混合式体系架构，其结合了直接数字式合成器(DDS)和锁相环(PLL)，然而，它也无法满足全部这些要求。

可以产生具有精细频率分辨率和低相位噪声的超宽带信号并且可以线性扫描的毫米波(mm-wave)/亚太赫兹(sub-THz)频率合成器在现有技术中是未知的并且是不可获得的。已知的几种合成器体系架构，或者具有有限的带宽(例如如Dengler，R.J.，Cooper，K.B.，Llombart，N.，Chattopadhyay，G.，Bryllert，T.，Mehdi，I.，Siegel，P.H.，“Toward real-time penetrating imaging radar at 670GHz，”Microwave Symposium Digest(微波研讨会摘要)，2009MTT’09，IEEE MTT-S International，pp.941-944，7-12June 2009(2009年6月)中所记载的体系架构那样)，或者具有粗糙的频率分辨率(例如使用PLL)，或者具有高相位噪声(高倍增因子)，或者具有这些特征的组合(但是不具有全部这些特征)。

Dengler，R.J.，Cooper，K.B.，Llombart，N.，Chattopadhyay，G.，Bryllert，T.，Mehdi，I.，Siegel，P.H.，“Toward real-time penetrating imaging radar at670GHz，”Microwave Symposium Digest(微波研讨会摘要)，2009MTT’09，IEEE MTT-S International，pp.941-944，7-12June 2009(2009年6月)记载了一种太赫兹(THz)雷达系统，其中，上变频器被用于将来自合成器的第一混合(高)频率信号与来自可调谐源(线性调频脉冲器(chirper))的第二可调谐(低)频率信号混合。通过使用滤波器来选择混合器的输出信号的期望频带。

发明内容

本发明的目的是提供一种尽可能多地提供上述特征(即，提供大带宽、精细频率分辨率和低相位噪声)的频率合成器和相应的频率合成方法。此外，优选地，还应当提供用于执行连续的优选是线性的频率扫描(这例如是雷达应用所要求的)的能力。

根据本发明的一个方面，提供了一种频率合成器，包括：参考信号源，所述参考信号源提供第一参考信号，频率信号生成单元，所述频率信号生成单元生成预定频率的合成频率输出信号，混合单元，所述混合单元将所述合成频率输出信号与频率调谐信号混合并输出混合器信号，频率调谐单元，所述频率调谐单元提供所述频率调谐信号，所述频率调谐单元包括轮流提供所述频率调谐信号的第一频率调谐子单元和第二频率调谐子单元，其中，当所述第一频率调谐子单元和所述第二频率调谐子单元中的一个正在提供所述频率调谐信号时，所述第一频率调谐子单元和所述第二频率调谐子单元中的另一个正在准备提供所述频率调谐信号，以及频率选择单元，所述频率选择单元根据所述混合器信号选择期望频率范围并输出频率合成器输出信号。

根据本发明的另一个方面，提供了一种相应的频率合成方法，包括以下步骤：生成预定频率的合成频率输出信号，将所述合成频率输出信号下变频成反馈信号，将所述合成频率输出信号与频率调谐信号混合并输出混合器信号，由第一频率调谐子单元和第二频率调谐子单元轮流提供所述频率调谐信号，其中，当所述第一频率调谐子单元和所述第二频率调谐子单元中的一个正在提供所述频率调谐信号时，所述第一频率调谐子单元和所述第二频率调谐子单元中的另一个正在准备提供所述频率调谐信号，以及从所述混合器信号选择期望频率范围并输出频率合成器输出信号。

本发明的优选实施例被限定在从属权利要求中。应当理解，所要求保护的频率合成方法具有和所要求保护的频率合成器一样的以及如从属权利要求中限定的相似和/或相同的优选实施例。