一種用于微波信號發(fā)生器的外參考電路及信號生成方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種用于微波信號發(fā)生器的外參考電路，包括：外參考輸入模塊、整數(shù)分頻器、∑-Δ小數(shù)分頻器、鑒相器、環(huán)路積分器和壓控振蕩器。本發(fā)明的用于微波信號發(fā)生器的外參考電路將整數(shù)分頻器和小數(shù)分頻器集成在FPGA內(nèi)，對分頻比的控制方便，分頻器內(nèi)分頻比的切換靈活快速。
【專利說明】—種用于微波信號發(fā)生器的外參考電路及信號生成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及測試【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種用于微波信號發(fā)生器的外參考電路，還涉及一種外參考信號生成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代雷達(dá)和無線電通信技術(shù)的發(fā)展，各種電子設(shè)備對系統(tǒng)測試不斷提出更高的要求，尤其是電子測量儀器的時基準(zhǔn)確度和靈活性越來越重要，不但要有準(zhǔn)確的內(nèi)部時基，而且還要在各種測量場合中接收外部參考時基，如為了獲得更準(zhǔn)確的頻率準(zhǔn)確度，微波信號發(fā)生器需要外接參考信號作為整機(jī)的頻率基準(zhǔn)，在測試需要或組成測試系統(tǒng)時需要各臺儀器工作在同一時基下，這就需要儀器使用外參考。一般情況下電子測量儀器的外部參考信號頻率跟內(nèi)部參考信號頻率相同，大多為10MHz，但是有的儀器輸出的參考信號頻率并不是10MHz，而是其他頻率，為了加強(qiáng)儀器的兼容性就需要可以使用不同頻率外部參考信號，也就是實(shí)現(xiàn)任意外參考。
[0003]在電子測量儀器中實(shí)現(xiàn)多個頻率外參考的技術(shù)方案有倍頻方案、整數(shù)分頻方案和小數(shù)分頻方案。
[0004]倍頻方案是外部參考信號經(jīng)過倍頻處理后得到頻率為IOMHz的信號，該信號經(jīng)過鎖相環(huán)使壓控振蕩器鎖定。該方案雖然實(shí)現(xiàn)方式簡單，但是要求外參考信號的頻率必須能經(jīng)過倍頻得到IOMHz的信號，也就是要求外參考信號頻率必須是lMHz、2MHz、2.5MHz、5MHz、IOMHz等很少的幾種，應(yīng)用范圍不大，不能算是任意外參考。
[0005]整數(shù)分頻方案是外部參考信號經(jīng)過整數(shù)分頻處理后得一定的較小頻率，如1MHz，壓控振蕩器的反饋信號也分頻到該頻率，兩個信號鑒相實(shí)現(xiàn)鎖相環(huán)鎖定。該方案較倍頻方案會有更多的外參考頻率，因?yàn)橹灰荌MHz的整數(shù)倍的頻率就能分頻到1MHz，所以該方案要求外參考頻率步進(jìn)也為1MHz，范圍一般為I~20MHz。該方案雖然支持的外參考頻率比倍頻方案多，但由于步進(jìn)大，只能支持幾十個IMHz整數(shù)倍的頻率點(diǎn)，不能實(shí)現(xiàn)真正的任意外參考。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提出一種用于微波信號發(fā)生器的外參考電路，解決了現(xiàn)有技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)任意外部參考的問題。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0008]一種用于微波信號發(fā)生器的外參考電路，包括:外參考輸入模塊、整數(shù)分頻器、E-A小數(shù)分頻器、鑒相器、環(huán)路積分器和壓控振蕩器；
[0009]所述整數(shù)分頻器接收所述外參考輸入模塊輸出的外參考信號，對外參考信號進(jìn)行整數(shù)分頻，輸出第一分頻信號；
[0010]所述E -A小數(shù)分頻器接收所述壓控振蕩器輸出的反饋信號，對反饋信號進(jìn)行N.f?分頻，輸出第二分頻信號；[0011]所述鑒相器對所述整數(shù)分頻器輸出的第一分頻信號和所述E -A小數(shù)分頻器輸出的第二分頻信號進(jìn)行鑒相，輸出鑒相誤差信號；
[0012]所述環(huán)路積分器對所述鑒相器輸出的鑒相誤差信號進(jìn)行積分濾波，生成所述壓控振蕩器調(diào)諧誤差控制信號，控制壓控振蕩器的輸出信號并使其鎖定在所述外參考信號頻率上。
[0013]可選地，所述整數(shù)分頻器、E -A小數(shù)分頻器為FPGA電路。
[0014]可選地，所述整數(shù)分頻器包括送數(shù)端，接收整數(shù)分頻比信號；輸入端，接收所述外參考輸入模塊輸出的外參考信號；輸出端，發(fā)送分頻后的第一分頻信號到所述鑒相器。
[0015]可選地，所述E -A小數(shù)分頻器包括送數(shù)端，接收小數(shù)分頻比信號；輸入端，接收所述壓控振蕩器輸出的反饋信號；輸出端，發(fā)送分頻后的第二分頻信號到所述鑒相器。
[0016]可選地，所述壓控振蕩器輸出頻率為100MHz，所述外參考輸入模塊輸出的外參考信號的頻率范圍為I?50MHz。
[0017]本發(fā)明還提出了一種基于上述外參考電路的外參考信號生成方法，包括以下步驟:
[0018]步驟(a)，通過整數(shù)分頻器實(shí)現(xiàn)對外參考信號的整數(shù)分頻，通過E -A小數(shù)分頻器實(shí)現(xiàn)對壓控振蕩器輸出反饋信號的N.f分頻；
[0019]步驟(b)，通過鑒相器對兩路分頻后的信號進(jìn)行鑒相，環(huán)路積分器對鑒相器輸出的鑒相誤差信號進(jìn)行積分濾波，生成壓控振蕩器調(diào)諧誤差控制信號，控制壓控振蕩器的輸出信號并使其鎖定在外參考信號頻率上。
[0020]可選地，所述步驟(a)中具體包括以下步驟:
[0021]根據(jù)外部輸入的外參考信號頻率來選擇整數(shù)分頻器的分頻比:外參考信號頻率為I?3MHz時分頻比為1，即直通；外參考信號頻率為> 3?5MHz時分頻比為2 ;外參考信號頻率為> 5?15MHz時分頻比為5 ;外參考信號頻率為> 15?50MHz時分頻比為15 ；
[0022]根據(jù)外部輸入的外參考信號頻率F來計算E -A小數(shù)分頻器的分頻比:外參考信號頻率為I?3MHz時分頻比為100 + F ;外參考信號頻率為> 3?5MHz時分頻比為100 + FX2 ;外參考信號頻率為〉5?15MHz時分頻比為100 + FX5 ;外參考信號頻率為〉15?50MHz時分頻比為100 + FX 15。
[0023]可選地，將所述外部輸入的外參考信號的頻率通過儀器軟件界面輸入，軟件保存
頻率值。
[0024]本發(fā)明的有益效果是:將整數(shù)分頻器和小數(shù)分頻器集成在FPGA內(nèi)，對分頻比的控制方便，分頻器內(nèi)分頻比的切換靈活快速。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0026]圖1為本發(fā)明一種用于微波信號發(fā)生器的外參考電路的控制框圖；
[0027]圖2為本發(fā)明一種用于微波信號發(fā)生器的外參考信號生成方法的流程圖。【具體實(shí)施方式】
[0028]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0029]目前微波信號發(fā)生器的外部參考一般為固定頻率的10MHz信號，或是幾個固定頻率的信號，這種微波信號發(fā)生器只能采用這幾個頻率的外部參考時基。本發(fā)明給出的外參考電路和方法，擴(kuò)展了微波信號發(fā)生器可利用的外部時基的種類，擴(kuò)大了微波信號發(fā)生器的應(yīng)用范圍，該外參考電路還可應(yīng)用于其它信號發(fā)生器、頻譜儀、接收機(jī)以及其它具有外參考功能的電子測量儀器。
[0030]如圖1所示，本發(fā)明的用于微波信號發(fā)生器的外參考電路包括:外參考輸入模塊10、整數(shù)分頻器20、E -A小數(shù)分頻器30、鑒相器40、環(huán)路積分器50和壓控振蕩器60。
[0031]整數(shù)分頻器20接收外參考輸入模塊10輸出的外參考信號，對外參考信號進(jìn)行整數(shù)分頻，輸出第一分頻信號，優(yōu)選地，外參考信號的頻率范圍為1~50MHz ；E -A小數(shù)分頻器30接收壓控振蕩器60輸出的反饋信號，對反饋信號進(jìn)行N.f分頻，輸出第二分頻信號，優(yōu)選地，壓控振蕩器輸出頻率為100MHz ;鑒相器40對整數(shù)分頻器20輸出的第一分頻信號和E -A小數(shù)分頻器30輸出的第二分頻信號進(jìn)行鑒相，輸出鑒相誤差信號；環(huán)路積分器50對鑒相器40輸出的鑒相誤差信號進(jìn)行積分濾波，生成壓控振蕩器60調(diào)諧誤差控制信號，控制壓控振蕩器60的輸出信號并使其鎖定在外參考信號頻率上，實(shí)現(xiàn)微波信號發(fā)生器的任意外部參考功能。
[0032]優(yōu)選地，整數(shù)分頻器20、Σ - Δ小數(shù)分頻器30為FPGA電路。整數(shù)分頻器20包括送數(shù)端，接收整數(shù)分頻比信號；輸入端，接收外參考輸入模塊10輸出的外參考信號；輸出端，發(fā)送分頻后的第一分頻信號到鑒相器40。Σ -Δ小數(shù)分頻器30包括送數(shù)端，接收小數(shù)分頻比信號；輸入端，接收壓控振蕩器60輸出的反饋信號；輸出端，發(fā)送分頻后的第二分頻信號到鑒相器40。
[0033]外參考信號的頻率被從儀器的軟件界面輸入，儀器軟件根據(jù)輸入的頻率計算出外參考信號的分頻比(即整數(shù)分頻比)和壓控振蕩器反饋信號的分頻比(即小數(shù)分頻比)。
[0034]如表1所示，外參考信號的分頻比根據(jù)頻率所處的不同頻段來確定，分頻后的外參考信號頻率在1~3.3MHz范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于微波信號發(fā)生器的外參考電路，其特征在于，包括:外參考輸入模塊、整數(shù)分頻器、E -A小數(shù)分頻器、鑒相器、環(huán)路積分器和壓控振蕩器； 所述整數(shù)分頻器接收所述外參考輸入模塊輸出的外參考信號，對外參考信號進(jìn)行整數(shù)分頻，輸出第一分頻信號； 所述E -A小數(shù)分頻器接收所述壓控振蕩器輸出的反饋信號，對反饋信號進(jìn)行N.f分頻，輸出第二分頻信號； 所述鑒相器對所述整數(shù)分頻器輸出的第一分頻信號和所述E-A小數(shù)分頻器輸出的第二分頻信號進(jìn)行鑒相，輸出鑒相誤差信號； 所述環(huán)路積分器對所述鑒相器輸出的鑒相誤差信號進(jìn)行積分濾波，生成所述壓控振蕩器調(diào)諧誤差控制信號，控制壓控振蕩器的輸出信號并使其鎖定在所述外參考信號頻率上。
2.如權(quán)利要求1所述的一種用于微波信號發(fā)生器的外參考電路，其特征在于，所述整數(shù)分頻器、E -A小數(shù)分頻器為FPGA電路。
3.如權(quán)利要求2所述的一種用于微波信號發(fā)生器的外參考電路，其特征在于，所述整數(shù)分頻器包括送數(shù)端，接收整數(shù)分頻比信號；輸入端，接收所述外參考輸入模塊輸出的外參考信號；輸出端，發(fā)送分頻后的第一分頻信號到所述鑒相器。
4.如權(quán)利要求2所述的一種用于微波信號發(fā)生器的外參考電路，其特征在于，所述E -A小數(shù)分頻器包括送數(shù)端，接收小數(shù)分頻比信號；輸入端，接收所述壓控振蕩器輸出的反饋信號；輸出端，發(fā)送分頻后的第二分頻信號到所述鑒相器。
5.如權(quán)利要求1所述的一種用于微波信號發(fā)生器的外參考電路，其特征在于，所述壓控振蕩器輸出頻率為100MHz，所述外參考輸入模塊輸出的外參考信號的頻率范圍為I?50MHzo
6.一種基于權(quán)利要求1至5任一項所述外參考電路的外參考信號生成方法,其特征在于，包括以下步驟: 步驟(a)，通過整數(shù)分頻器實(shí)現(xiàn)對外參考信號的整數(shù)分頻，通過E -A小數(shù)分頻器實(shí)現(xiàn)對壓控振蕩器輸出反饋信號的N.f分頻； 步驟(b)，通過鑒相器對兩路分頻后的信號進(jìn)行鑒相，環(huán)路積分器對鑒相器輸出的鑒相誤差信號進(jìn)行積分濾波，生成壓控振蕩器調(diào)諧誤差控制信號，控制壓控振蕩器的輸出信號并使其鎖定在外參考信號頻率上。
7.如權(quán)利要求6所述的外參考信號生成方法，其特征在于，所述步驟(a)中具體包括以下步驟: 根據(jù)外部輸入的外參考信號頻率來選擇整數(shù)分頻器的分頻比:外參考信號頻率為I?3MHz時分頻比為1，即直通；外參考信號頻率為> 3?5MHz時分頻比為2 ;外參考信號頻率為> 5?15MHz時分頻比為5 ;外參考信號頻率為> 15?50MHz時分頻比為15 ； 根據(jù)外部輸入的外參考信號頻率F來計算E -A小數(shù)分頻器的分頻比:外參考信號頻率為I?3MHz時分頻比為100+ F ;外參考信號頻率為> 3?5MHz時分頻比為100+ FX 2 ；外參考信號頻率為> 5?15MHz時分頻比為100+ FX 5 ;外參考信號頻率為> 15?50MHz時分頻比為100 + FX15。
8.如權(quán)利要求7所述的外參考信號生成方法，其特征在于，將所述外部輸入的外參考信號的頻率通過儀器軟件界面輸入，軟件保存頻率值。
【文檔編號】H03L7/18GK103501179SQ201310469471
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月25日
【發(fā)明者】劉青松, 劉亮, 樊曉騰, 何攀峰, 劉盛, 徐明哲 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第四十一研究所