[发明专利]一种低相位噪声的参考源

说明书

技术领域

本发明涉及频率合成及频率源相位噪声性能技术领域。更具体地，涉及 一种低相位噪声的参考源。

背景技术

相位噪声是一种随机性的相位起伏，使频率源相位的线性变化趋势发生 畸变，是雷达、无线电通信、导航定位等应用领域的重要性能参数，对通信 系统、武器装备的性能有重大影响，往往成为系统性能的限制性因素。为了 保证和提高通信系统及武器装备的性能，降低频率源的相位噪声成为当前频 率源设计的一个重点方向。

当前，频率源主要有以下几种实现方式：直接式频率合成、锁相式频率 合成、直接数字式频率合成以及以上三种方式的组合实现方式。但是，无论 哪种实现方式，频率源都是在参考源的基础上产生的，参考源的相位噪声对 频率源的相位噪声起着决定性作用。在直接式频率合成方式中，频率源主要 是在参考源的基础上，通过倍频、分频、混频等手段得到，在不考虑元器件 噪声低的情况下，频率源与参考源的相位噪声满足20LogN(N为频率源与参 考源频率的倍数)的关系；在锁相式频率合成中，在不考虑鉴相器噪声低的 情况下，频率源近载频的相位噪声与参考源近载频的相位噪声一致，其频偏 宽度由环路带宽决定；在直接数字式频率合成方式中，在不考虑元器件噪声 低的情况下，频率源的相位噪声由时钟信号即参考源的相位噪声决定。因此， 具有超低相位噪声的参考源是频率源获取良好相位噪声指标的前提。

在频率源研制过程中，参考源一般由10MHz、100MHz等频率的晶体振 荡器产生，这种产生方式只能够满足频率源的一般相位噪声指标要求，对相 位噪声指标要求较高的应用场合则不能够满足。主要有两个原因：一方面， 受元器件自身特性、工艺水平、技术水平等条件的限制，晶体振荡器的相位 噪声指标几乎达到了极限；另一方面，不同类型、不同频率的振荡器在不同 频偏处具有不同的相位噪声特性，单一使用某一类型或某一频率的振荡器时， 参考源只能在某一频偏范围内取得最佳的相位噪声，而不能在各个频偏处都 取得最佳的相位噪声。

为了获取频率源更高的相位噪声指标，出现了另外一种低相位噪声参考 源的获取方式：即采用锁相式频率合成的方式，通过低频段晶体振荡器和高 频段晶体振荡器互锁的方法，将参考源的频率提高到高频段晶体振荡器的振 荡频率上。由锁相环的工作原理可知，参考源的近载频相位噪声与低频段晶 体振荡器的近载频相位噪声一致，参考源的远载频相位噪声与高频段晶体振 荡器的远载频相位噪声一致，这样就实现了参考源频率的提高和相位噪声的 改善。比如为了获得具有较低相位噪声的100MHz参考源，可以采用10MHz 晶体振荡器和100MHz压控晶体振荡器互锁的方法，将100MHz压控晶体振 荡器的输出信号锁定到10MHz晶体振荡器的振荡信号上，所得到的100MHz 参考源相位噪声指标是10MHz晶体振荡器近载频相位噪声和100MHz压控晶 体振荡器远载频相位噪声在环路带宽频偏处的最佳拼接，从而使100MHz参 考源具有最佳的相位噪声指标。

随着频率合成技术尤其是直接式频率合成技术的发展，对参考源频率和 相位噪声的要求越来越高，比如利用谐波产生器产生梳状谱时，梳状谱信号 的相位噪声除受谐波产生器的噪声底部限制外，主要由激励信号的相位噪声 决定，激励信号的频率一般为400MHz、1GHz甚至更高；另外，随着集成电 路技术的发展，对数字电路时钟信号频率和相位噪声的要求也越来越高，比 如时钟信号的频率可达1GHz、5GHz甚至更高。因此，研制具有更高相位噪 声指标的特高频率参考源十分必要。

因此，需要提供一种输出信号频率在特高频频段的低相位噪声的参考源。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低相位噪声的参考源，解决现有参考源在较 高频率上相位噪声指标难以改善的问题。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种低相位噪声的参考源，该参考源包括：锁相式100MHz信号源、第 一倍频器、第一混频器、第一环路滤波器和特高频压控声表振荡器；

所述锁相式100MHz信号源，生成稳定的100MHz信号；

所述第一倍频器，对所述稳定的100MHz信号进行倍频，生成与所述特 高频压控声表振荡器输出信号频率相同的特高频信号；

所述第一混频器，将所述第一倍频器生成的特高频信号与特高频压控声 表振荡器的辅路信号输出端输出的信号进行鉴相，生成第一鉴相电压；