[发明专利]一种宽带低相噪细步进频率合成器及频率合成方法

说明书

本发明公开了一种宽带低相噪细步进频率合成器和合成方法，装置包括控制器、模数转换器、集成鉴相器、模拟开关、宽带VCO、耦合器、宽带放大器、混频器、第一低通滤波器、第二低通滤波器、射频放大器、梳谱发生器和晶振；宽带低相噪细步进频率合成器及频率合成方法将梳谱发生器和PLL相结合，利用PLL的选频特性以及分频功能，既实现了宽带又能做到超低相位噪声，同时在没有使用DDS的情况下又实现了细步进能力，能同时实现宽带低相噪细步进且体积小功耗低。

技术领域

本发明涉及射频微波频率源技术领域，尤其涉及一种宽带低相噪细步进频率合成器及频率合成方法。

背景技术

频率合成器是微波射频变频组件的关键部件之一，广泛应用于雷达、侦收、无线监测以及通信系统中。近年来随着电磁环境的恶化，对接收机灵敏度、分辨率要求越来越高，而频率合成器对该指标有着直接影响，因此现代通信对频率合成器的性能如相位噪声、频率步进等，也提出了更高的要求。目前宽带频率合成器主要依靠混频或者倍频方式拓展带宽，该方法通常需要大量的滤波器导致体积大、功耗高；常规细步进的实现主要依靠DDS，而DDS受器件限制通常输出频率不高，带宽不宽，低相噪的频率源通常采用模拟直接合成法如梳谱发生器，PDRO等通常无法细步进，而要细步进则需要结合DDS，常规实现宽带细步进频率合成器成体积庞大，功耗高。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种宽带低相噪细步进频率合成器及频率合成方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种宽带低相噪细步进频率合成器，包括控制器、模数转换器、集成鉴相器、模拟开关、宽带VCO、耦合器、宽带放大器、混频器、第一低通滤波器、第二低通滤波器、射频放大器、梳谱发生器和晶振；

所述数模转换器的预置电压输出端与所述模拟开关的输入端电连接，所述模拟开关的输出端与所述宽带VCO的输入端电连接，所述宽带VCO的输出端经所述耦合器耦合后为所述合成器的输出端；

所述耦合器的耦合端经所述宽带放大器放大后与所述混频器的本振信号输入端电连接，所述混频器的中频信号输出端通过所述第二低通滤波器和所述射频放大器与所述集成鉴相器的参考输入端电连接；

所述晶振的输出端分别与所述集成鉴相器的VCO反馈端和所述梳谱发生器的输入端电连接，所述梳谱发生器的输出端与所述混频器的参考信号端电连接；

所述集成鉴相器的电压输出端通过所述第一低通滤波器与所述模拟开关的输入端电连接；

所述控制器分别与所述数模转换器、所述模拟开关、所述晶振、所述集成鉴相器和所述梳谱发生器的控制端电连接。

一种基于上述频率合成器的频率合成方法，包括以下步骤：

S1、控制器根据指令要求输出的频率，计算数模转换器输出的预置电压；

S2、控制器控制模拟开关选择数模转换器输出的电压作为宽带VCO的初始电压，宽带VCO输出初始振荡频率F_out0；

S3、宽带VCO输出的初始振荡频率经耦合器耦合后作为输出信号F_out，耦合器的耦合端经宽带放大器输出本振信号；

S4、晶振输出参考频率F₀，梳谱发生器在晶振激励下输出信号nF₀，并与本振信号经过混频器变频后输出中频信号F_IF＝F_out-nF₀；

S5、中频信号经第二低通滤波器和射频放大器滤波放大后，输入至集成鉴相器的参考输入端，晶振输出参考频率F₀至集成鉴相器的VCO反馈端，集成鉴相器对两路信号进行鉴相，输出直流电压，并通过第一低通滤波器滤除高频部分输出鉴相电压；