[发明专利]无锁相环的测量微波频率的方法及其装置

说明书

本发明涉及一种测量微波频率的方法及其装置，特别涉及一种无锁相环（或频率综合器）的谐波混频型微波测量方法及其装置。

在美国专利US4，135，243中提出了一种测量频率的方法，即一种宽带频率测量的单取样器内差法。其步骤是：

（1）输入未知微波频率信号;

（2）提供控制信号;

（3）提供取样信号，上述取样信号的频率随上述控制信号的变化而变化;

（4）对上述输入微波信号进行取样，并提供响应上述取样信号的中频信号;

（5）使该中频信号与上述取样信号进行互相关，并响应该控制信号而提供对应于上述输入信号的未知微波频率与上述取样信号的频率和上述中频信号的频率的关系的谐波数和边带的指示。

根据该专利Hewlett Packard公司推出了5342A微波频率计数器，其中未知被测微波频率f_x，综合器的程控频率为f₁，它们之间的谐波次数为N，由Nf₁与f_x相混所产生的中频为f_1F1，故

f_IF1＝N·f₁-f_x（或f_x-N·f₁） （1）

在同一N内偏移程控频率为f₂，又一次混频，得

f_IF2＝N·f₂-f_x（或f_x-N·f₂） （2）

故N＝（f_IF1-f_IF2）/（f₁-f₂）〔或（f_IF2-f_IF1）/（f₁-f₂）〕 （3）

f_x＝N·f₁f_IF1（4）〔其中±号的确定方法为如N·f₁＜f_x则f_IF1前的符号为（+），如N·f₁＞f_x，则f_IF1前的符号为（-）〕。

为保证求N可靠，其中所用的二个频率综合器的中心频率为350MHz。其频率的扫描是由程序控制的。而由于频率综合器频率高且需设有锁相环来稳定频率，技术要求较高，因而成本增高。

此外，Systron    Donner    6246A是带锁相环的置换振荡技术方案。被测信号分入二路。一路是带中放输出的锁相环;另一路拍频获得N倍因子。由所得N扩展闸门，并计算被测频率。

南京电讯仪器厂生产的E3354系列产品，则采用被称为邻频置换技术的方案。它是依次实现了相邻次谐波的锁相，二次各得二个压控振荡器VCO频率F_L、F_H。由公式N＝F_H/（F_H-F_L）求解被测微波频率。

但需要带程控频率综合器，置换振荡方案都带有一个以上的锁相环。这些锁相环工作频率高，电路复杂，器件要求高。

为了克服上述缺点，本发明提供一种可用频率较低（例如30MHz-60MHz）且不需稳频的压控振荡器来代替要求较高的频率综合器，并提出将二次混频扩展到不同次N间进行，从而增大测量、计算绝对值，确保求N的可靠性。不同次N的混频跳跃借助数学公式和微机来实现。此外对压控振荡器VCO的频率的扫描通过增设一D/A变换器，将微处理机输出的数字控制信号（即数码）变换为控制电压信号，用以控制压控振荡器VCO的频率。本发明可不用任何锁相电路或频率综合器。