本发明专利技术提供一种基于直接数字式与直接模拟式结合的模块化频率合成方法，①采用直接数字式频率合成方法产生Ｍ个频率间隔为ΔＦ、带宽为（Ｍ－１）ΔＦ的中频频标信号：Ｆ１、Ｆ１＋ΔＦ、Ｆ１＋２ΔＦ、…、Ｆ１＋（Ｍ－１）ΔＦ；②通过频率搬移的方法将①中产生的Ｍ个中频频标信号的频率搬移到微波频段，产生Ｍ个频率间隔为ΔＦ、带宽为（Ｍ－１）ΔＦ的微波本振信号：Ｆ２、Ｆ２＋ΔＦ、Ｆ２＋２ΔＦ、…、Ｆ２＋（Ｍ－１）ΔＦ；③采用直接模拟式频率合成方法产生Ｎ个频率间隔为ＭΔＦ、带宽为（Ｎ－１）ＭΔＦ的射频频标信号：Ｆ３、Ｆ３＋ＭΔＦ、Ｆ３＋２ＭΔＦ、…、Ｆ３＋（Ｎ－１）ＭΔＦ；④将②产生的Ｍ个微波本振信号和③产生的Ｎ个射频频标信号进行混频，得到Ｍ×Ｎ个频率间隔为ΔＦ、带宽为（ＭＮ－１）ΔＦ的频率合成信号，输出频率合成信号：Ｆ２＋Ｆ３、Ｆ２＋Ｆ３＋ΔＦ、Ｆ２＋Ｆ３＋２ΔＦ、…、Ｆ２＋Ｆ３＋（ＭＮ－１）ΔＦ。本发明专利技术以低成本实现极快频率转换、极低的相位噪声、极低的杂散电平。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于雷达频率合成
，具体为基于直接数字式频率合成与直接模拟 式相结合的模块化频率合成方法。应用在雷达频率合成器的设计中，实现大幅提高频率合 成器的性能，并对于各个频段的雷达频率合成器通用，从而使硬件实现电路具有良好的通 用性和可扩展性，
技术介绍
频率合成器是现代电子系统的心脏，也是雷达系统的关键部件，其好坏直接影响 雷达系统的性能指标。频率合成是由一个或几个参考频率源产生一个或多个频率的系统元件的组合。频 率合成技术已有近80年的历史，早期的频率合成器主要采用非相干频率合成方法，非相干 频率合成利用多个晶体振荡器产生一系列频点，但是随着技术的进步，非相干频率合成技 术已经不能满足雷达系统对于频率精度和稳定度的需求，这些新的雷达系统要求的精度和 稳定度比非相干频率合成方法所能达到的指标要高几个数量级。为了达到需求，出现了一 些列新方法一相干频率合成方法，这些方法使用同一个参考源，产生一些列满足精度和稳 定度需求的频点。目前，几乎所有的雷达频率合成器都采用的是相干频率合方法。目前的频率合成器主要分为间接式频率合成器和直接式频率合成器两大类。间接式频率合成器也称锁相频率合成器，它利用反馈的原理产生频率步进，它主 要包括模拟锁相频率合成器和数字锁相频率合成器。目前很多雷达频率合成器都采用间接 式频率合成方法，这种方法主要的缺陷就是频率转换时间、频率分辨率和相位噪声等指标 较差。采用间接式频率合成方法实现的频率合成器其频率转换时间一般在几十到几百微秒 之间，难以满足目前大多数捷变频雷达对于频率转换时间的要求(一般小于1 μ S)。并且采 用间接式频率合成方法也很难实现小步进频率合成器，其频率分辨率一般只能做到IO5赫 兹量级。另外，采用间接式频率合成方法实现的频率合成器其相位噪声性能较差，难以满足 目前高性能雷达系统对于相位噪声指标的要求。直接式频率合成器以一个高稳定的晶体振荡器作为参考频率源，通过对参考频率 源进行分频、混频和倍频得到所需的各种频率信号。当前也有很多雷达频率合成器采用直 接模拟式频率合成方法。这种方法虽然弥补了间接式频率合成方法频率转换时间和相位噪 声等指标较差的缺陷，但是这种方法也有其自身的缺陷。虽然采用这种方法理论上可以实 现较高的频率分辨率、可以实现小步进频率合成器，但是在小步进频率合成情况下系统的 杂散电平指标极差，并且系统复杂、设备量大，会导致系统的成本急剧上升，而且会导致系 统的体积相对比较庞大，这是不可取的，也不利于现代雷达频率合成器的小型化和模块化 应用。随着大规模集成电路和微电子技术的发展，出现了一种新的频率合成方法一直接 数字频率合成方法。直接数字频率合成(简称DDS)是根据正弦函数的产生，从相位出发，由 不同的相位给出不同的电压幅度，即相位_正弦幅度变换，最后滤波，平滑输出所需要的频率。它完全不同于目前所熟悉的间接式和直接式频率合成，因为它是数字处理的。直接数 字频率合成的主要优点是它的输出频率、相位和幅度能够在数字处理器的控制下精确而快 速地变换，而且它还具有极微小的频率调谐和相位分辨率能力。但是目前这种频率合成技 术还有许多问题尚未很好地解决，其中最突出，也是最重要的问题就是相位噪声和杂散。由 于相位截断和数模转换器位数的限制导致了直接数字频率合成器频谱纯度较差、输出杂散 电平较大。另外，受目前数字集成电路材料和工艺水平的限制，直接数字频率合成器的工作 频段比较低、输出带宽也比较窄。目前，工艺成熟、性能可靠、在工程上能够实用的直接数字 频率合成器的最高输出频率也只能达到L波段。所以，单纯的直接数字频率合成器无法实 现更高频率的微波频率合成器，并且其输出信号带宽也相对较小、难以实现宽带频率合成， 另外其输出信号杂散指标也很难做的很好。所以，尽管直接数字频率合成方法解决了频率 转换时间和频率分辨率的问题，但是它依然有许多目前技术水平条件下无法解决的问题， 使得单纯的直接数字频率合成技术的应用领域和范围还具有很大的局限性。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题是针对上述几种频率合成方法存在的频率转换时间、频率分 辨率、相位噪声、杂散电平、带宽、体积和成本等指标之间相互影响和制约的缺陷，提供一种 新的频率合成方法，使上述各项指标能够兼顾并得到进一步的优化，从而大幅提高整个频 率合成器的性能。本专利技术的技术解决方案是将直接数字式频率合成与直接模拟式相结合进行频率 合成，从而扬弃各自的缺陷，优化了频率合成的指标。本专利技术的技术方案内容如下①采用直接数字式频率合成方法产生M个频率间隔为AF、带宽为(M-I) AF的中 频频标信号，所产生的中频频标信号为Fp F1+Δ F、Fi+2 Δ F、…、F^(M-I) AF；②通过频率搬移的方式将①中产生的M个中频频标信号的频率搬移到微波频段， 产生M个频率间隔为AF、带宽为(M-I) AF的微波本振信号，混频产生的微波本振信号为 F2、F2+AF、F2+2AF、…、F2+(M-I) AF ；③采用直接模拟式频率合成方法产生N个频率间隔为MAF、带宽为(N-I)MAF的 射频频标信号，所产生的射频频标信号为F3、F3+MAF、F3+2MAF、...、F3+(N-I)MAF ；④将②中产生的M个微波本振信号和③中产生的N个射频频标信号进行混频得到 MXN个频率间隔为ΔF、带宽为(MN-I) ΔF的频率合成信号，MXN个频率合成信号是F2+F3、 F2+F3+AF、F2+F3+2AF、…、F2+F3+(MN-I) ΔF，这就是采用本方案的频率合成方法产生的频 率合成器输出信号频率。对于①中通过采用数字频率合成方式产生的M个中频频标信号，为了保证其频谱 纯度，需要通过开关滤波组件对中频频标信号的杂散电平加以滤除。由于数字频率合成技 术的特点是窄带杂散性能非常好而宽带杂散性能较差，所以在大步进频率合成时AF较 大，带宽(M-I) ΔF也较宽，此时对M个中频频标信号应采用M选1开关滤波组件进行杂散抑 制，即对产生的每一个频标信号都要单独进行滤波。而在小步进频率合成时AF比较小，带 宽(M-I) AF相对也比较窄，此时产生的频标信号杂散性能好，没有必要对产生的每一个频 标信号都单独进行滤波，此时可以根据数字频率合成器的输出杂散特性将M个频标信号分成少量的几组，对每组内的多个频标信号只采用一个公共滤波通道就可以了，这样就可以 有效的减少开关滤波组件的路数，从而降低系统的体积和成本。另外，为了保证M个中频频 标信号的频率搬移到微波频段后产生的微波本振信号频带内无低阶交互调杂散分量存在， 必须保证中频频标信号的带宽(M-I) AF小于其最低频率Fp对于②中产生的M个微波本振信号，为了保证其频谱纯度，需要通过滤波器对微 波本振信号的杂散电平加以滤除，而且为了后级处理的需要，还要对微波本振信号进行功 率放大和调整，另外为了降低前后级之间的耦合和相互影响，还需要通过隔离器来增加前 后级之间的隔离度。对于③中产生的N个射频频标信号，为了保证其频谱纯度，需要通过N选1开关滤 波组件对射频频标信号的杂散电平加以滤除，而且为了保证N个射频频标信号与M个微波 本振信号进行混频后产生的频率合成信号频带内无低阶交互调杂散分量存在，必须保证射 频频标信号的最低频率本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于直接数字式与直接模拟式结合的模块化频率合成方法，其特征是：①采用直接数字式频率合成方法产生Ｍ个频率间隔为ΔＦ、带宽为（Ｍ－１）ΔＦ的中频频标信号，即：Ｆ↓［１］、Ｆ↓［１］＋ΔＦ、Ｆ↓［１］＋２ΔＦ、…、Ｆ↓［１］＋（Ｍ－１）ΔＦ；②通过频率搬移的方法将①中产生的Ｍ个中频频标信号的频率搬移到微波频段，产生Ｍ个频率间隔为ΔＦ、带宽为（Ｍ－１）ΔＦ的微波本振信号，即：Ｆ↓［２］、Ｆ↓［２］＋ΔＦ、Ｆ↓［２］＋２ΔＦ、…、Ｆ↓［２］＋（Ｍ－１）ΔＦ；③采用直接式合成方法产生Ｎ个频率间隔为ＭΔＦ、带宽为（Ｎ－１）ＭΔＦ的射频频标信号，即：Ｆ↓［３］、Ｆ↓［３］＋ＭΔＦ、Ｆ↓［３］＋２ＭΔＦ、…、Ｆ↓［３］＋（Ｎ－１）ＭΔＦ；④将②中产生的Ｍ个微波本振信号和③中产生的Ｎ个射频频标信号进行混频，得到Ｍ×Ｎ个频率间隔为ΔＦ、带宽为（ＭＮ－１）ΔＦ的频率合成信号，输出频率合成信号为；Ｆ↓［２］＋Ｆ↓［３］、Ｆ↓［２］＋Ｆ↓［３］＋ΔＦ、Ｆ↓［２］＋Ｆ↓［３］＋２ΔＦ、…、Ｆ↓［２］＋Ｆ↓［３］＋（ＭＮ－１）ΔＦ。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张春荣，余铁军，庞建涛，侯涛，任亚欣，饶睿楠，
申请(专利权)人：中国兵器工业第二○六研究所，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]
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