一种宽频带的X波段直接式频率综合器及信号产生方法技术

本发明专利技术公开了一种宽频带的X波段直接式频率综合器及信号产生方法，由频率精度高、相位噪声低的晶体振荡器作为频率频标产生电路的基准参考信号，在较低的频率上产生一系列频率间隔较小的细点频率和间隔较大的粗点频率，通过上变频和开关电路将细点频率插入到间隔较大的粗点频率中，以实现数百点的跳频功能，通过上变频、开关电路和频率选择电路输出宽频带信号，并对杂散进行有效抑制和快速跳频。所设计的小型隔振系统能有效地减小振动对相位噪声的影响。本发明专利技术相对于其他频率综合器在于：工作频带，X波段大于30%，宽带范围内杂散抑制高达75dB以上，相位噪声低，在-113~-109dBc/Hz@1KHz，即使在振动情况下，相位噪声也低于-100dBc/Hz@1KHz。工作温度-55℃~+70℃。重量轻，小于3.7Kg。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通信、雷达、电子对抗、测量仪表等电子设备领域，尤其涉及雷达设备中一种工作频带宽、相位噪声低、杂散抑制高、跳频速度快的χ波段直接式频率综合器及信号产生方法。
技术介绍
频率综合器是通信、雷达、电子对抗、测量仪表等电子设备的关键组成部分之一。 由于对这些电子设备的技术要求不断提高，性能优良的频综器应该具备输出频带宽、相位噪声低、杂散抑制高、跳频速度快、环境适应能力强等特点，这也是频率综合器的发展方向。目前，绝大多数的频率综合器采用锁相式合成(PLL)。其优点是结构简单、杂散小。 由于锁相环电路的局限，其跳频时间多为数十微秒量级，无法达到1微秒的速度。如果需要达到宽频带工作的要求，锁相式频率综合器需要相应的宽带微波压控振荡器VC0，其压控灵敏度变化大，在环境条件变化较剧烈的情况工作稳定性差。也有少数采用直接式合成的雷达频率综合器，虽然其相位噪声和频率捷变性也不错，但工作频带一般只有10%左右。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供了一种工作频带宽、相位噪声低、杂散抑制高、跳频速度快、适应能力强的X波段直接式频率综合器及利用该频率综合器产生信号的方法。为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下一种宽频带的X波段直接式频率综合器，包括晶体振荡器电路、频率频标产生电路、上变频电路；所述晶体振荡器电路作为基准参考信号产生源连接所述频率频标产生电路；所述上变频电路包括第一上变频单元、第二上变频单元、第三上变频单元、第一开关选择电路，第二开关选择电路，第三开关选择电路、第一高波段频标、第二高波段频标；所述频率频标产生电路输入第一低波段频标和20个细点频率于所述第一上变频单元得到20个低波段细点频率，输入5个粗点频率于所述第二上变频单元，输入第二低波段频标于所述第三上变频单元；所述第二上变频单元包括第一上变频器和第二上变频器，所述第一高波段频标和所述第二高波段频标通过第三开关选择电路连接所述第一上变频器并通过所述第一上变频器得到频率覆盖所述频率综合器二分之一带宽的10个高波段粗点频率，将所述 10个高波段粗点频率和所述20个低波段细点频率输入所述第二变频器得到X波段频率的具有200个跳频点的一本振输出信号，所述一本振输出信号输入第一开关选择电路和第二开关选择电路后得到其频率覆盖范围略大于所述频率综合器二分之一带宽的信号；所述一本振输出信号输入第一开关选择电路后输入所述第三上变频单元，所述第三上变频单元输出频率覆盖范围等于所述频率综合器二分之一带宽的另一半一本振信号，所述另一半一本振信号可通过第二开关选择电路输出。进一步的，所述电路设有隔振器。应用所述综合器的宽频带信号输出方法，其特征在于，将IOOMHz的晶体振荡器电路设为基准参考信号，第一高波段频标或第二高波段频标由第三开关选择电路进行选择， 将所述频率频标产生电路产生的第一低波段频标信号、第二低波段频标信号、间隔IOMHz 的20个细点频率信号分别输入到第一上变频单元、第三上变频单元和第一上变频单元， 将第一高波段频标或第二高波段频标产生的信号和所述频率频标产生电路产生的间隔 200MHz的5个粗点频率信号输入到第二上变频单元中第一上变频器，得到覆盖所述频率综合器二分之一带宽高波段10个粗点频率信号，所述20个细点频率信号与第一低波段频标信号通过第一上变频单元得到低波段20个细点频率信号，所述低波段20个细点频率信号和高波段10个粗点频率信号在第二上变频单元中第二上变频器合成得到X波段频率间隔为IOMHz的200个跳频点的一本振输出信号，将该输出信号经第一开关选择电路与第二低波段频标信号在第三上变频单元中合成得到频率覆盖范围略等于所述频率综合器二分之一带宽的另一半一本振信号。，将所述一本振输出信号和所述另一半一本振信号通过所述第二开关选择电路进行选择输出。本专利技术的有益效果在于由频率精度高、相位噪声低的晶体振荡器作为频率频标产生电路的基准参考信号，在较低的频率上产生一系列频率间隔较小的细点频率和间隔较大的粗点频率，通过上变频和开关电路将细点频率插入到间隔较大的粗点频率中，以实现数百点的跳频功能，通过上变频、开关电路和频率选择电路输出宽频带信号，并对杂散进行有效抑制和快速跳频。所设计的小型隔振系统能有效地减小振动对相位噪声的影响。 本专利技术相对于其他频率综合器在于工作频带，X波段大于30%，宽带范围内杂散抑制高达75dB以上，相位噪声低，在-113--109dBc/HZ@lKHZ，即使在振动情况下，相位噪声也低于-100dBc/Hz@lKHz。工作温度-55tr+70°C。重量轻，小于 3. 7Kg。附图说明图1为本专利技术的结构框图；图2为本专利技术在频带低端偏离载频IKHz时的相位噪声测试结果图；图3为本专利技术的频谱曲线图。具体实施例方式下面将结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步的说明。一种宽频带的X波段直接式频率综合器，其工作原理框图见图1，图中IOOMHz频率精度高、低相噪晶体振荡器1为基准参考信号，并输入到频率频标产生电路即细点粗点频率产生电路和低波段频标产生电路2，该电路产生间隔IOMHz的20个细点频率、间隔 200MHz的5个粗点频率、第一低波段频标信号和第二低波段频标信号。将20个细点频率与第一低波段频标输入第一上变频单元5得到低波段20个细点频率。第二上变频单元6包括两个上变频器。第一高波段频标3与第二高波段频标4频率相差大于频率综合器的四分之一频率带宽，第一高波段频标3和第二高波段频标4由开关控制电路9(图示中开关即为开关控制电路，开关控制电路将外部控制信号转换成开关和滤波器组成的频率选择电路所需的控制信号，由于跳频的时间主要取决于开关速度，直接式频率综合器可达到小于1微秒的跳频时间)进行选择。将第一高波段频标3或第一高波段频标4和5个粗点频率输入到第二上变频单元6中第一个上变频器，得到频率覆盖频率综合器二分之一带宽高波段10个粗点频率，再和第一上变频单元5输出的低波段20个细点频率在第二上变频单元6中第二个上变频器合成得到X波段频率间隔为IOMHz的200 个跳频点的一本振输出信号，其频率频率覆盖范围略大于频率综合器的二分之一带宽。而后由该信号经开关与第二低波段频标信号在第三上变频单元中合成得到频率覆盖范围略等于频率综合器二分之一带宽的另一半一本振信号。最后实现了在X波段大于30%带宽范围有400个跳频点的一本振信号。设IOOMHz晶体振荡器相位噪声=-155dBc/Hz，偏离载频1kHz，频率产生电路相位噪声=晶振参考相噪+201g (N)+3，式中N为谐波数，按第一低波段频标和第二低波段频标最高频率计算。低波段频标输出最大相位噪声=-155+201g(N)+3 = -U8dBc/Hz，偏离载频1kHz。高波段频标相位噪声=晶振参考相噪+201g(N)+3，式中N为高波段频标频率对晶振IOOMHz频率的倍频，按高波段频标最高频率计算。高波段频标输出最大相位噪声 =-155+201g(N) +3 = -116dBc/Hz，偏离载频 IkHz0上变频单元输出相噪=IOlg ( 10^+10^ ),式中η” η2为上变频器两个输入频率的相位噪声，单位为dBc。低波段频标电路相位噪声比高波段频标相位噪声对频率综合器最终相噪影响较小，主要由晶体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：石龙生，
申请(专利权)人：无锡华测电子系统有限公司，
类型：发明
国别省市：