高速低相噪鎖相環(huán)式頻率合成器的制作方法

高速低相噪鎖相環(huán)式頻率合成器的制作方法專利名稱:高速低相噪鎖相環(huán)式頻率合成器的制作方法本實(shí)用新型屬于電子技術(shù)領(lǐng)域：，適用于雷達(dá)和微波通信系統(tǒng)。在高頻和甚高頻(VHF)通信方面用的頻率合成器已很普遍，技術(shù)成熟，商品種類很多。作為儀器用的微波頻率合成器也有商售。但這些合成器的頻率切換速度都很慢，通常在毫秒量級(jí)或更慢?，F(xiàn)代雷達(dá)和微波通信系統(tǒng)中用的頻率合成器要求具有幾十微秒的切換速度，同時(shí)要求具有極高的頻率穩(wěn)定度(或者說，極低的相位噪聲)。國(guó)外已有這類頻率合成器的論文及著作。例如國(guó)際電話電報(bào)公司(ITT)的奇飛蘭(GILFILLAN)分部(美國(guó))在1980年第34屆頻率控制年會(huì)(Proc.34thAnnualFreguencyControlSymposiumMay1980)上的論文“采用捷變低相噪鎖相環(huán)合成器的L和S波段雷達(dá)激勵(lì)器”(AnL－andS－bandRADARexciterusingagilelownoisephaselorkedloopSynthesigers)中提到的L和S波段鎖相環(huán)式頻率合成器采用L波段主鎖相環(huán)和工作在300～409MHz的子鎖相環(huán)，并由上變頻器和采樣鑒相器構(gòu)成的S波段鎖相環(huán)。具有60微秒的切換速度和－110dBC／Hz的單邊帶相位噪聲密度載波比(1KHz偏移頻率處)的相噪性能。再如惠普公司(HP公司)1984年的儀器“微波合成信號(hào)發(fā)生器”(SynthesizedSignalGenerator)HP8662A，其相噪性能達(dá)到－130dBC／Hz(1KHz偏移頻率處)，但是其頻率切換速度在毫秒量級(jí)。見1984年HP公司手冊(cè)。(1984HEWLETTPACKARDMeasurement，Computation，Systems)本實(shí)用新型就是針對(duì)要求頻率切換速度高同時(shí)要求極高的頻率穩(wěn)定度這類應(yīng)用而設(shè)計(jì)的一種微波頻率合成器的核心部分——主鎖相環(huán)。采用這種鎖相環(huán)并配以倍頻器，就可獲得各常用微波頻段(L、S、C、X頻段)上的頻率合成器。本實(shí)用新型的電路方框圖如附圖1所示。其中參考信號(hào)源為高頻率穩(wěn)定度的石英晶體振蕩器，鎖相環(huán)為數(shù)字式，分頻器為高速可編程數(shù)字分頻器，相位檢波器為數(shù)字式。參考頻率經(jīng)適當(dāng)分頻后加到相位檢波器，壓控振蕩器(VCO)的一部分輸出經(jīng)過可變分頻以后加到相位檢波器的另一輸入端。相位檢波器的輸出經(jīng)過低通濾波和放大后作為環(huán)路的誤差信號(hào)去控制壓控振蕩器(VCO)的振蕩頻率。VCO工作在超高頻(UHF)頻段，它的頻率與相位檢波器的鑒相頻率相差N倍，N為可變分頻比?？刂芅就可以改變VCO的頻率。輸出頻率為VCO的頻率，因此改變分頻比N就可以改變輸出頻率。當(dāng)環(huán)路鎖定時(shí)，VCO被高穩(wěn)定的石英晶體振蕩器鎖住，因而得到頻率穩(wěn)定度很高的輸出信號(hào)?？刂齐娐返妮斎胫噶钚盘?hào)是TTL電平的二進(jìn)制數(shù)碼信號(hào)。壓控振蕩器(VCO)中采用了微帶傳輸線，它的原理線路如附圖2。四分之一波長(zhǎng)傳輸線的終端接兩只變?nèi)莨蹹1和D2，振蕩頻率受加到變?nèi)莨蹹1和D2上的電壓V1和V2控制。振蕩電路中沒有集總電感器。振蕩輸出經(jīng)緩沖放大后送給負(fù)載。緩沖放大級(jí)與振蕩級(jí)直接耦合，它的輸出電路是普通的微帶電路，負(fù)載50Ω。整個(gè)電路制作在印刷電路板上，具有良好的抗震性能。壓控振蕩器的電源電路有盒內(nèi)穩(wěn)壓裝置，保證相噪性能良好。高速可編程分頻器的方框圖如附圖3。全部采用商售集成電路MC12009(12013)、MC10137、E10109、E10131，它的最高工作頻率可以達(dá)到600MHz，而分頻比N從20到600可以連續(xù)改變。若附加集成電路SP8619作為前置分頻后，最高工作頻率可以超過1000MHZ。本實(shí)用新型所述的鎖相環(huán)可以實(shí)現(xiàn)頻率間隔為幾兆赫的頻率合成。采用這種超高頻(UHF)鎖相環(huán)，配以倍頻器或者混頻器所做成的頻率合成器具有通用性強(qiáng)，電路單元少，設(shè)備體積重量小，成本低。本實(shí)用新型達(dá)到如下指標(biāo)1.在超高頻(UHF)頻段，單邊帶相位噪聲密度載波器，在1KHz偏移頻率處，達(dá)到－90dBC／Hz。2.頻率切換速度小于50微秒。本實(shí)用新型適合于作為雷達(dá)的信號(hào)源和高穩(wěn)定本振，這樣，雷達(dá)能夠得到很高的(活動(dòng)目標(biāo)相對(duì)固定目標(biāo))改善因子，而同時(shí)又能快速變頻以對(duì)抗積極干擾。它也適用于微波通信系統(tǒng)。當(dāng)插入頻率間隔更小的附加鎖相環(huán)后，還可以得到頻率間隔小到幾十千赫的頻率合成器。圖1高速低相噪鎖相環(huán)式頻率合成器方框圖圖2壓控振蕩器原理線路圖圖3高速可編程分頻器方框圖權(quán)利要求1.一種采用數(shù)字鎖相環(huán)的微波捷變頻率合成器，其特征在于鎖相環(huán)的工作頻率在300～900MHz；低相噪壓控振蕩器電路是用λ/4傳輸線構(gòu)成諧振器，用差分對(duì)構(gòu)成振蕩級(jí)，振蕩級(jí)與緩沖放大級(jí)直接耦合；高速可編程分頻器由MC12009(12013)、E10109、E10131、MC10137集成電路構(gòu)成。專利摘要高速低相噪鎖相環(huán)式頻率合成器，屬于電子技術(shù)領(lǐng)域：。適用于雷達(dá)和微波通信系統(tǒng)。本實(shí)用新型以超高頻(UHF)鎖相環(huán)為核心，配用倍頻器后可以獲得各常用微波頻段(L、s、c、x)的頻率合成器。這種頻率合