基于多環(huán)鎖相的頻率合成器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及頻率合成領(lǐng)域，具體地，涉及基于多環(huán)鎖相的頻率合成器。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，隨著超短波通信電臺(tái)向?qū)掝l段、高跳速、多業(yè)務(wù)、多功能的方向發(fā)展，作為電臺(tái)重要組成部分的頻率合成器，承擔(dān)著為電臺(tái)提供所需本振信號(hào)和各種時(shí)鐘的關(guān)鍵作用，其帶寬、相位噪聲、轉(zhuǎn)換時(shí)間等指標(biāo)直接影響電臺(tái)的通信性能?，F(xiàn)代軍事電子對(duì)頻率源的綜合性能提出了越來(lái)越高的要求。寬頻段覆蓋、細(xì)頻段步進(jìn)、低相位噪聲和低雜散水平成為了頻率合成器的重要發(fā)展趨勢(shì)。在傳統(tǒng)的單一鎖相頻率合成器中，由于鎖相倍頻在鑒相頻率放大的同時(shí)，也將噪聲同樣放大，其相噪惡化程度為201ogN，其中N為分頻比。因此其頻率分辨率越高，則參考頻率越低，環(huán)路進(jìn)入鎖定的暫態(tài)時(shí)間就越長(zhǎng)，相位噪聲也就越大。所以，傳統(tǒng)的單環(huán)PLL頻率合成器無(wú)法實(shí)現(xiàn)較高的頻率分辨率。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供基于多環(huán)鎖相的頻率合成器，利用直接數(shù)字頻率合成器DDS產(chǎn)生基帶信號(hào)，多個(gè)單環(huán)鎖相頻率合成器進(jìn)行擴(kuò)頻，并且在直接數(shù)字頻率合成器DDS上設(shè)置溫補(bǔ)振蕩器，用于抵消或消減振蕩頻率的溫度漂移，能夠得到低相躁、分辨率高的頻率。
[0004]本實(shí)用新型解決上述問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:基于多環(huán)鎖相的頻率合成器，其特征在于，包括功分器、單環(huán)鎖相頻率合成器PLL1、單環(huán)鎖相頻率合成器PLL2、單環(huán)鎖相頻率合成器PLL3、單環(huán)鎖相頻率合成器PLL4、直接數(shù)字頻率合成器DDS和連接在直接數(shù)字頻率合成器DDS上的溫補(bǔ)振蕩器，所述功分器同時(shí)連接單環(huán)鎖相頻率合成器PLL1、單環(huán)鎖相頻率合成器PLL2和單環(huán)鎖相頻率合成器PLL3，在單環(huán)鎖相頻率合成器PLL3上還連接直接數(shù)字頻率合成器DDS，在單環(huán)鎖相頻率合成器PLL2上還依次連接一級(jí)混頻器、前置濾波器、二級(jí)混頻器、后置濾波器和單環(huán)鎖相頻率合成器PLL4 ;所述直接數(shù)字頻率合成器DDS還與一級(jí)混頻器連接。
[0005]進(jìn)一步的，所述單環(huán)鎖相頻率合成器PLL1、單環(huán)鎖相頻率合成器PLL2、單環(huán)鎖相頻率合成器PLL3和單環(huán)鎖相頻率合成器PLL4均包括鑒相器、環(huán)路濾波器、壓控振蕩器和分頻器，其中的鑒相器、環(huán)路濾波器和壓控振蕩器依次連接，分頻器連接在鑒頻器和壓控振蕩器之間。該頻率合成器的相位噪聲和頻率分辨率相互制約。
[0006]進(jìn)一步的，所述直接數(shù)字頻率合成器DDS包括依次連接的相位累加器、波形存儲(chǔ)器、D/A轉(zhuǎn)換器和低通濾波器，在相位累加器和波形存儲(chǔ)器的公共端上連接時(shí)鐘芯片，在波形存儲(chǔ)器和D/A轉(zhuǎn)換器的公共端連接時(shí)鐘芯片。時(shí)鐘芯片提供參考時(shí)鐘，相位累加器對(duì)輸入的頻率控制字進(jìn)行線性累加，得到的相位碼對(duì)波形存儲(chǔ)器尋址，使之輸出相應(yīng)的幅度碼，經(jīng)過(guò)數(shù)模變換器得到相應(yīng)的階梯波，最后經(jīng)低通濾波器得到連續(xù)變化的所需頻率的波形。該合成器利用相位反饋控制原理控制頻率輸出，無(wú)需外部輔助頻率捕獲，易于集成，分辨率尚ο
[0007]進(jìn)一步的，所述單環(huán)鎖相頻率合成器PLL1、單環(huán)鎖相頻率合成器PLL2、單環(huán)鎖相頻率合成器PLL3和單環(huán)鎖相頻率合成器PLL4的型號(hào)均為ADF4193。
[0008]進(jìn)一步的，所述直接數(shù)字頻率合成器DDS的型號(hào)為AD9951。
[0009]綜上，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0010]1、該多環(huán)電路結(jié)構(gòu)通過(guò)直接數(shù)字頻率合成器DDS基帶信號(hào)的多級(jí)混頻，最終實(shí)現(xiàn)了寬頻段細(xì)步進(jìn)的覆蓋，同時(shí)，通過(guò)合理的頻段分配，將各個(gè)鎖相環(huán)路的倍頻次數(shù)控制在相對(duì)較低的水平，相位噪聲的惡化量小，保證了各個(gè)鎖相環(huán)及最終輸出信號(hào)相位噪聲的分辨率得到提高。
[0011]2、在直接數(shù)字頻率合成器DDS上還連接溫補(bǔ)振蕩器，用于抵消或消減振蕩頻率的溫度漂移，減小信號(hào)頻率經(jīng)過(guò)單環(huán)鎖相頻率合成器PLLl和直接數(shù)字頻率合成器DDS的相頻率放大后的噪聲的放大，提高頻率的分辨率。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本實(shí)用新型的原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步地的詳細(xì)說(shuō)明，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。
[0014]實(shí)施例1:
[0015]如圖1所示，本實(shí)用新型包括功分器、單環(huán)鎖相頻率合成器PLL1、單環(huán)鎖相頻率合成器PLL2、單環(huán)鎖相頻率合成器PLL3、單環(huán)鎖相頻率合成器PLL4、直接數(shù)字頻率合成器DDS和連接在直接數(shù)字頻率合成器DDS上的溫補(bǔ)振蕩器，所述功分器同時(shí)連接單環(huán)鎖相頻率合成器PLLl、單環(huán)鎖相頻率合成器PLL2和單環(huán)鎖相頻率合成器PLL3，在單環(huán)鎖相頻率合成器PLL3上還連接直接數(shù)字頻率合成器DDS，在單環(huán)鎖相頻率合成器PLL2上還依次連接一級(jí)混頻器、前置濾波器、二級(jí)混頻器、后置濾波器和單環(huán)鎖相頻率合成器PLL4 ;所述直接數(shù)字頻率合成器DDS還與一級(jí)混頻器連接。
[0016]工作原理如下:先將信號(hào)輸入功分器，利用功分器將信號(hào)分為三路分別輸出到單環(huán)鎖相頻率合成器PLLl、單環(huán)鎖相頻率合成器PLL2和單環(huán)鎖相頻率合成器PLL3，利用直接數(shù)字頻率合成器DDS產(chǎn)生步進(jìn)1kHz、帶寬10MHz的基帶頻率信號(hào)，然后與單環(huán)鎖相頻率合成器PLL2產(chǎn)生的低相躁點(diǎn)頻率通過(guò)一級(jí)混頻器混頻后輸出，經(jīng)過(guò)前置濾波器的濾波后，再與單環(huán)鎖相頻率合成器PLL3產(chǎn)生的L波段步進(jìn)10MHz的大步進(jìn)頻率綜合，經(jīng)過(guò)二級(jí)混頻器的再次混頻擴(kuò)頻，將窄帶細(xì)步進(jìn)信號(hào)擴(kuò)頻，并通過(guò)后置濾波器濾波后，將產(chǎn)生的寬頻帶的高分辨率參考信號(hào)，最后輸入單環(huán)鎖相頻率合成器PLL4，利用其良好的窄帶載波跟蹤特性對(duì)直接數(shù)字頻率合成器DDS參考信號(hào)的雜散分量進(jìn)行跟蹤濾波，最終得到低相躁寬帶細(xì)步頻綜信號(hào)然后輸出。在直接數(shù)字頻率合成器DDS上還連接溫補(bǔ)振蕩器，用于抵消或消減振蕩頻率的溫度漂移，減小信號(hào)頻率經(jīng)過(guò)單環(huán)鎖相頻率合成器PLLl和直接數(shù)字頻率合成器DDS的相頻率放大后的噪聲的放大，提高頻率的分辨率。
[0017]該多環(huán)電路結(jié)構(gòu)通過(guò)直接數(shù)字頻率合成器DDS基帶信號(hào)的多級(jí)混頻，最終實(shí)現(xiàn)了寬頻段細(xì)步進(jìn)的覆蓋。同時(shí)，通過(guò)合理的頻段分配，將各個(gè)鎖相環(huán)路的倍頻次數(shù)控制在相對(duì)較低的水平，相位噪聲的惡化量小，保證了各個(gè)鎖相環(huán)及最終輸出信號(hào)相位噪聲的分辨率得到提高。
[0018]實(shí)施例2:
[0019]本實(shí)用新型在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上優(yōu)選如下:所述單環(huán)鎖相頻率合成器PLL1、單環(huán)鎖相頻率合成器PLL2、單環(huán)鎖相頻率合成器PLL3和單環(huán)鎖相頻率合成器PLL4均包括鑒相器、環(huán)路濾波器、壓控振蕩器和分頻器，其中的鑒相器、環(huán)路濾波器和壓控振蕩器依次連接，分頻器連接在鑒頻器和壓控振蕩器之間。
[0020]直接數(shù)字頻率合成器DDS包括依次連接的相位累加器、波形存儲(chǔ)器、D/A轉(zhuǎn)換器和低通濾波器，在相位累加器和波形存儲(chǔ)器的公共端上連接時(shí)鐘芯片，在波形存儲(chǔ)器和D/A轉(zhuǎn)換器的公共端連接時(shí)鐘芯片。
[0021]單環(huán)鎖相頻率合成器PLLl、單環(huán)鎖相頻率合成器PLL2、單環(huán)鎖相頻率合成器PLL3和單環(huán)鎖相頻率合成器PLL4的型號(hào)均為ADF4193。ADF4193的輸出相位具有數(shù)字可編程功能，在工作頻率為2 GHz時(shí)，輸出信號(hào)相位誤差為0.5° rms，相位噪聲系數(shù)基底為-216dBc/Hz，具有3線串行接口，同時(shí)片內(nèi)具有低噪聲差動(dòng)放大器。內(nèi)部包括一個(gè)低噪聲的數(shù)字鑒頻鑒相器PFD和一個(gè)精確的差動(dòng)充電泵。差動(dòng)放大器將差動(dòng)充電泵輸出轉(zhuǎn)換成一個(gè)單端電壓輸出，提供給外部的壓控振蕩器VC0。
[0022]直接數(shù)字頻率合成器DDS的型號(hào)為AD9951。AD9951最高工作時(shí)鐘為400 MHz，采用了先進(jìn)的CMOS技術(shù)。它結(jié)合一個(gè)片內(nèi)高速、高性能DAC和比較器構(gòu)成一個(gè)完全數(shù)字控制可編程頻率合成器，并具有時(shí)鐘產(chǎn)生功能。AD9951采用48腳表面封裝形式封裝，支持SPI兼容串口的操作，所有寄存器可以通過(guò)并行I/O 口寫入，也可以通過(guò)串口寫入，如定頻、捷變跳頻等，滿足了不同設(shè)計(jì)的要求。
[0023]如上所述，可較好的實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于多環(huán)鎖相的頻率合成器，其特征在于，包括功分器、單環(huán)鎖相頻率合成器PLL1、單環(huán)鎖相頻率合成器PLL2、單環(huán)鎖相頻率合成器PLL3、單環(huán)鎖相頻率合成器PLL4、直接數(shù)字頻率合成器DDS和連接在直接數(shù)字頻率合成器DDS上的溫補(bǔ)振蕩器，所述功分器同時(shí)連接單環(huán)鎖相頻率合成器PLLl、單環(huán)鎖相頻率合成器PLL2和單環(huán)鎖相頻率合成器PLL3，在單環(huán)鎖相頻率合成器PLL3上還連接直接數(shù)字頻率合成器DDS，在單環(huán)鎖相頻率合成器PLL2上還依次連接一級(jí)混頻器、前置濾波器、二級(jí)混頻器、后置濾波器和單環(huán)鎖相頻率合成器PLL4 ;所述直接數(shù)字頻率合成器DDS還與一級(jí)混頻器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多環(huán)鎖相的頻率合成器，其特征在于，所述單環(huán)鎖相頻率合成器PLLl、單環(huán)鎖相頻率合成器PLL2、單環(huán)鎖相頻率合成器PLL3和單環(huán)鎖相頻率合成器PLL4均包括鑒相器、環(huán)路濾波器、壓控振蕩器和分頻器，其中的鑒相器、環(huán)路濾波器和壓控振蕩器依次連接，分頻器連接在鑒頻器和壓控振蕩器之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多環(huán)鎖相的頻率合成器，其特征在于，所述直接數(shù)字頻率合成器DDS包括依次連接的相位累加器、波形存儲(chǔ)器、D/A轉(zhuǎn)換器和低通濾波器，在相位累加器和波形存儲(chǔ)器的公共端上連接時(shí)鐘芯片，在波形存儲(chǔ)器和D/A轉(zhuǎn)換器的公共端連接時(shí)鐘芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于多環(huán)鎖相的頻率合成器，其特征在于，所述單環(huán)鎖相頻率合成器PLLl、單環(huán)鎖相頻率合成器PLL2、單環(huán)鎖相頻率合成器PLL3和單環(huán)鎖相頻率合成器PLL4的型號(hào)均為ADF4193。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的基于多環(huán)鎖相的頻率合成器，其特征在于，所述直接數(shù)字頻率合成器DDS的型號(hào)為AD9951。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了基于多環(huán)鎖相的頻率合成器，包括功分器、四個(gè)單環(huán)鎖相頻率合成器、直接數(shù)字頻率合成器DDS和連接在直接數(shù)字頻率合成器DDS上的溫補(bǔ)振蕩器，所述功分器同時(shí)連接單環(huán)鎖相頻率合成器PLL1、PLL2和PLL3，在單環(huán)鎖相頻率合成器PLL3上還連接直接數(shù)字頻率合成器DDS，在單環(huán)鎖相頻率合成器PLL2上還依次連接一級(jí)混頻器、前置濾波器、二級(jí)混頻器、后置濾波器和單環(huán)鎖相頻率合成器PLL4；所述直接數(shù)字頻率合成器DDS還與一級(jí)混頻器連接。本實(shí)用新型通過(guò)上述原理，利用直接數(shù)字頻率合成器DDS產(chǎn)生基帶信號(hào)，多個(gè)單環(huán)鎖相頻率合成器進(jìn)行擴(kuò)頻，并且在直接數(shù)字頻率合成器DDS上設(shè)置溫補(bǔ)振蕩器，用于抵消或消減振蕩頻率的溫度漂移，能夠得到低相躁、分辨率高的頻率。
【IPC分類】H03L7-18
【公開號(hào)】CN204376871
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520121094
【發(fā)明人】王文林
【申請(qǐng)人】成都寶通天宇電子科技有限公司
【公開日】2015年6月3日
【申請(qǐng)日】2015年3月2日