應(yīng)用于銣原子鐘的低相噪6.8GHz頻率源的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了應(yīng)用于銣原子鐘的低相噪6.8GHz頻率源。包括10MHz晶振信號(hào)，輸入端與10MHz晶振信號(hào)連接的直接數(shù)字式頻率合成器DDS，輸入端與該直接數(shù)字式頻率合成器DDS的輸出端連接的90°功分器，輸入端與90°功分器的輸出端連接的正交混頻器，輸入端與正交混頻器的輸出端連接的/N分頻器；還包括輸入端與10MHz晶振信號(hào)和/N分頻器的輸出端連接的鑒相器PD，輸入端與鑒相器PD的輸出端連接的環(huán)路濾波器LF，輸入端與環(huán)路濾波器LF的輸出端連接的壓控振蕩器VCO，輸入端與壓控振蕩器VCO的輸出端連接的功分器，輸入端與功分器的輸出端連接的數(shù)控衰減器。本發(fā)明能產(chǎn)生一路C波段、可變中心頻率、帶三角波頻率調(diào)制功能、與輸入10MHz晶振信號(hào)相參的銣原子鐘用的低相噪鎖相信號(hào)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
應(yīng)用于挪原子鐘的低相噪6.8GHz頻率源
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及應(yīng)用于銣原子鐘的低相噪6.8GHz頻率源，屬于頻率源領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]應(yīng)用于高性能銣鐘的6.SGHz頻率源設(shè)計(jì)一直是一個(gè)難點(diǎn)。主要有以下幾個(gè)難點(diǎn):一是需要在6.8GHz輸出頻率信號(hào)的近端相位噪聲足夠低。國(guó)外設(shè)計(jì)手冊(cè)一般給出頻偏二倍調(diào)制頻率(如256Hz)處的相噪要求-70dBc/Hz以上;二是在高性能銣鐘對(duì)于微波功率的穩(wěn)定度要求較高，高性能銣鐘對(duì)于微波功率穩(wěn)定性一般要求達(dá)到小于0.01dB/°C ;三是6.8GHz頻率源應(yīng)工作穩(wěn)定，應(yīng)有利于調(diào)試，技術(shù)狀態(tài)的一致性應(yīng)高。
[0003]傳統(tǒng)銣鐘幾乎均采用SRD倍頻方案，一般是1MHz倍頻至60MHz或90MHz進(jìn)行功率放大后驅(qū)動(dòng)S R D，驅(qū)動(dòng)功率在15?2 O d B m之間。S R D倍頻方案的優(yōu)勢(shì)在于良好設(shè)計(jì)及調(diào)試后6.8GHz信號(hào)相比較1MHz的相噪損失近乎為理論相噪惡化20LogN水平，近段相噪較好;但SRD倍頻方案中SRD的極間對(duì)階躍匹配電路的調(diào)試難度較大，在進(jìn)行批量生產(chǎn)中也存在產(chǎn)品一致性不高等問(wèn)題，影響產(chǎn)品的一致性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供應(yīng)用于銣原子鐘的低相噪6.8GHz頻率源，主要解決SRD倍頻方案中SRD的極間對(duì)階躍匹配電路的調(diào)試難度較大，在進(jìn)行批量生產(chǎn)中也存在產(chǎn)品一致性不高等問(wèn)題。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0006]應(yīng)用于銣原子鐘的低相噪6.8GHz頻率源，包括1MHz晶振信號(hào)，輸入端與1MHz晶振信號(hào)連接的直接數(shù)字式頻率合成器DDS，輸入端與該直接數(shù)字式頻率合成器DDS的輸出端連接的90°功分器，輸入端與90°功分器的輸出端連接的正交混頻器，輸入端與正交混頻器的輸出端連接的/N分頻器;還包括輸入端與1MHz晶振信號(hào)和/N分頻器的輸出端連接的鑒相器PD，輸入端與鑒相器H)的輸出端連接的環(huán)路濾波器LF，輸入端與環(huán)路濾波器LF的輸出端連接的壓控振蕩器VCO，輸入端與壓控振蕩器VCO的輸出端連接的功分器，輸入端與功分器的輸出端連接的數(shù)控衰減器，功分器的輸出端與正交混頻器的輸入端連接。
[0007]具體地，所述1MHz晶振信號(hào)由1MHz壓控晶振輸出，該壓控晶振為銣原子鐘內(nèi)的受控振蕩器，直接數(shù)字式頻率合成器DDS還接收來(lái)自銣原子鐘的控制信號(hào)，該控制信號(hào)用于產(chǎn)生頻率調(diào)制。
[0008]進(jìn)一步地，所述直接數(shù)字式頻率合成器DDS輸出5.3MHz的2FSK調(diào)制信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)90°功分后與來(lái)自壓控振蕩器VCO的6834MHz信號(hào)正交混頻產(chǎn)生6840MHz的射頻信號(hào)。
[0009]作為優(yōu)選，所述1MHz晶振信號(hào)還經(jīng)放大后功分成兩路，一路輸入到直接數(shù)字式頻率合成器DDS，另一路經(jīng)衰減后輸入到鑒相器H)。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0011]本發(fā)明中微波倍頻器采用一種改進(jìn)方案，作用是產(chǎn)生一路C波段、可變中心頻率、帶三角波頻率調(diào)制功能、與輸入1MHz晶振信號(hào)相參的銣原子鐘用的低相噪鎖相信號(hào)。該信號(hào)具有較好的雜波抑制性能，在實(shí)踐中也發(fā)現(xiàn)，微波信號(hào)的近端尤其是1Hz附近的相噪對(duì)整機(jī)的短穩(wěn)影響較大，相反在二倍頻處的相噪要求相對(duì)較低。壓控振蕩器VCO在高低溫條件下的輸出功率相對(duì)較穩(wěn)定，本發(fā)明具有較高的一致性，適于批量生產(chǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，本發(fā)明的實(shí)施方式包括但不限于下列實(shí)施例。
[0014]實(shí)施例
[0015]如圖1所示，應(yīng)用于銣原子鐘的低相噪6.8GHz頻率源，包括1MHz晶振信號(hào)，輸入端與1MHz晶振信號(hào)連接的直接數(shù)字式頻率合成器DDS，輸入端與該直接數(shù)字式頻率合成器DDS的輸出端連接的90°功分器，輸入端與90°功分器的輸出端連接的正交混頻器，輸入端與正交混頻器的輸出端連接的/N分頻器;還包括輸入端與1MHz晶振信號(hào)和/N分頻器的輸出端連接的鑒相器PD，輸入端與鑒相器PD的輸出端連接的環(huán)路濾波器LF，輸入端與環(huán)路濾波器LF的輸出端連接的壓控振蕩器VCO，輸入端與壓控振蕩器VCO的輸出端連接的功分器，輸入端與功分器的輸出端連接的數(shù)控衰減器，功分器的輸出端與正交混頻器的輸入端連接。
[0016]輸入的1MHz晶振信號(hào)由1MHz壓控晶振產(chǎn)生，經(jīng)過(guò)放大后功分成兩路，一路用作DDS的時(shí)鐘，用以產(chǎn)生中心頻率為5.3125MHz的三角波頻率調(diào)制信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)90°功分器功分后與來(lái)自壓控振蕩器VCO的6834.6875MHz信號(hào)正交混頻產(chǎn)生6840MHz的射頻信號(hào)(取上邊帶)。另一路1MHz晶振信號(hào)經(jīng)衰減后送入鑒相器H)與6840MHz射頻信號(hào)鑒相;鑒相器H)輸出誤差信號(hào)經(jīng)環(huán)路濾波器LF濾波后送到壓控振蕩器VCO的調(diào)諧端，使壓控振蕩器VCO最終鎖定在參考頻率上。
[0017]由于所要求的DDS輸出頻偏較小(正常工作要求僅500Hz左右)，而具有一定環(huán)路帶寬的鎖相環(huán)具有快速跟蹤能力，因此按三角波頻率控制信號(hào)周期改變DDS輸出頻率必然使壓控振蕩器VCO輸出頻率按同樣規(guī)律變化，從而最終在6.8GHz頻率上實(shí)現(xiàn)滿足銣鐘要求的三角波頻率調(diào)制信號(hào)。
[0018]本發(fā)明最終輸出的信號(hào)為VCO信號(hào)，由數(shù)控衰減器的輸出端輸出，因此在環(huán)路窄帶濾波作用下，模塊輸出應(yīng)具有較好的雜波抑制性能。模塊電路方案選用具有極低相位噪聲基底的數(shù)字分頻器及數(shù)字鑒相器，因此環(huán)路最終將輸出較低的相位噪聲，接近理論相噪，即在輸入1MHz晶振相噪基礎(chǔ)上按20LogN惡化。在實(shí)踐中也發(fā)現(xiàn)，微波信號(hào)的近端尤其是1Hz附近的相噪對(duì)整機(jī)的短穩(wěn)影響較大，相反在二倍頻處的相噪要求相對(duì)較低。同時(shí)輸出功率主要由壓控振蕩器VCO決定，壓控振蕩器VCO在高低溫條件下的輸出功率相對(duì)較穩(wěn)定，經(jīng)過(guò)實(shí)測(cè)在環(huán)境溫度-40 °C?+70 °C變化情況下功率變化約I dB，基本滿足0.0I dB/ °C的要求。
[0019]按照上述實(shí)施例，便可很好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。值得說(shuō)明的是，基于上述結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前提下，為解決同樣的技術(shù)問(wèn)題，即使在本發(fā)明上做出的一些無(wú)實(shí)質(zhì)性的改動(dòng)或潤(rùn)色，所采用的技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)仍然與本發(fā)明一樣，故其也應(yīng)當(dāng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.應(yīng)用于銣原子鐘的低相噪6.SGHz頻率源，其特征在于，包括1MHz晶振信號(hào)，輸入端與1MHz晶振信號(hào)連接的直接數(shù)字式頻率合成器DDS，輸入端與該直接數(shù)字式頻率合成器DDS的輸出端連接的90°功分器，輸入端與90°功分器的輸出端連接的正交混頻器，輸入端與正交混頻器的輸出端連接的/N分頻器;還包括輸入端與1MHz晶振信號(hào)和/N分頻器的輸出端連接的鑒相器PD，輸入端與鑒相器PD的輸出端連接的環(huán)路濾波器LF，輸入端與環(huán)路濾波器LF的輸出端連接的壓控振蕩器VCO，輸入端與壓控振蕩器VCO的輸出端連接的功分器，輸入端與功分器的輸出端連接的數(shù)控衰減器，功分器的輸出端與正交混頻器的輸入端連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于銣原子鐘的低相噪6.SGHz頻率源，其特征在于，所述1MHz晶振信號(hào)由1MHz壓控晶振輸出，直接數(shù)字式頻率合成器DDS還接收來(lái)自銣原子鐘的控制信號(hào)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用于銣原子鐘的低相噪6.SGHz頻率源，其特征在于，所述直接數(shù)字式頻率合成器DDS輸出5.3MHz的2FSK調(diào)制信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)90°功分后與來(lái)自壓控振蕩器VCO的6834MHz信號(hào)正交混頻產(chǎn)生6840MHz的射頻信號(hào)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)用于銣原子鐘的低相噪6.SGHz頻率源，其特征在于，所述1MHz晶振信號(hào)還經(jīng)放大后功分成兩路，一路輸入到直接數(shù)字式頻率合成器DDS，另一路經(jīng)衰減后輸入到鑒相器H)。
【文檔編號(hào)】H03L7/26GK105827240SQ201610145121
【公開(kāi)日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2016年3月14日
【發(fā)明人】劉勇軍, 趙海清
【申請(qǐng)人】成都天奧電子股份有限公司