[发明专利]一种快速宽带跳频源模块的环路滤波装置

说明书

技术领域

本发明涉及电子通信技术领域，具体涉及一种快速宽带跳频源模块的环 路滤波装置。

背景技术

随着数字通信、雷达、信息战、电子对抗等技术的发展，对更高性能指 标的快速跳频源模块的需求越来越旺盛。目前，宽频带、快速跳频源常用的 方案有：一种是采用DDS与点频源混频、倍频相结合的方案，该方案克服 了单纯DDS方案输出频率低的缺点，具有跳频时间小，频谱纯度高的优点， 但该种方案依然存在输出信号杂散多的问题，且该种方案占用体积较大。另 一种是DDS+PLL的方案，DDS的输出频率作为PLL环路的参考信号，由于 没有进行倍频和混频，避免了输出信号中杂散多的缺点，但由于其锁相环路 结构形式与传统的锁相环路结构形式一样，所以，其跳频时间依然不能满足 要求。

环路滤波器在锁相环中有着决定性作用，对锁相环路的稳定性和跳频时 间具有很大的影响。目前常用的环路滤波器包括有源环路滤波器和无源环路 滤波器。对跳频速率要求不高时，这种传统的环路滤波器可以满足要求；对 跳频速率要求高时，由于电容的充放电时间变得不容忽视，其性能不能满足 要求。

跳频源模块是现代电子系统的重要组成部分，在通信、雷达、航空航天 以及测试等领域有着广泛应用。随着电子系统的发展，跳频源模块向体积小、 跳速快、宽频带、低杂散、低相位噪声的方向发展。传统的快速跳频源模块 一般采用两种方案，一种是采用DDS与点频源混频、倍频相结合的方案， 该方案具有跳速快等优点，但为了抑制DDS输出的杂散信号需要增加很多 带通滤波器，导致该类跳频源模块体积较大，限制了应用范围。第二种是 DDS+PLL的方案，该方案具有低杂散，低相噪和高频率输出的特点，但其 跳速仍然是限制其应用的主要方面，增加其跳频速度是该方案更广泛应用的 关键因素。

对于PLL，环路滤波器是环路设计的关键部分，其影响着环路的动态性 能和稳定性，经典的环路滤波器包括有源环路滤波器和无源环路滤波器。为 提高环路的跳频速度，常用的方案是在环路滤波器的基础上加入D/A预置电 路，典型的实现方法如发明专利：CN203086442U的图1所示。

该方案在环路滤波器之后加入D/A预置部分，CPLD通过D/A加入一个 预置电压到压控振荡器，直接将压控振荡器的振荡频率预置到所需频点附 近，使锁相环路工作在快捕带，从而实现快速频率锁定。该方案可以在 300MHz的信号带宽内实现了10μs的跳频速率，且获得小于或等于-70dBc 的杂散抑制性能。

常用的快速跳频源模块的方案如图2所示，主要包括直接数字频率合成 器、鉴相器、环路滤波器、压控振荡器、取样器、取样本振等部分；直接数 字频率合成器(DDS)输出信号与压控振荡器(VCO)与取样本振取样产生 的中频信号经鉴相器鉴相，鉴相器鉴相后产生鉴相脉冲经环路滤波器产生调 谐电压加到VCO上，根据调谐电压VCO输出相应频率。

上述现有技术中的技术方案，仍存在如下不足：

1.当跳频源的带宽更宽时，由于不能动态变换环路滤波器的环路带宽， 不能使锁相环路获得更好的稳定性和动态特性；

2.当跳频时需要达到微妙级或小于微妙级时，上述方案并不能满足设 计要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种快速宽带跳频源模块的环路滤波装置，适用 于宽频带、快跳速的跳频源中，可有效提高锁相环路的跳频速率，达到 1000000跳/秒，实现宽频带的高速跳频。且使环路具有较好的动态性能和杂 散抑制性能。

本发明的快速宽带跳频源模块的环路滤波装置，连接鉴相器的输出端， 用以处理取样本振产生的中频信号和直接数字频率合成器DDS的输出信号， 包括环路滤波器、开关电阻网络、门限补偿模块、加法器、D/A预置模块和 控制器；

所述鉴相器根据中频信号和直接数字频率合成器DDS的输出信号的相 位差输出鉴相脉冲；上述鉴相脉冲经环路滤波器滤波后输出到开关电阻网 络；

开关电阻网络根据系统环路的需求由控制器控制开关的通断获得相应 的电阻值，从而获得相应的环路增益，输出到门限补偿模块；

门限补偿模块用以限定开关电阻网络输出电压在设定范围内以及补偿 环路电流；

控制器控制D/A预置模块的输出电压；

门限补偿模块的输出与D/A预置模块的输出经加法器产生压控振荡器 的调谐电压，控制压控振荡器输出相应频点。