專利名稱：并行dds頻率源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及毫米波技術(shù)，特別涉及一種毫米波頻率源。
背景技術(shù)：
在毫米波技術(shù)中，頻率源是一個(gè)重要的核心部件。在要求帶寬較寬的頻率源中，常 常采用頻率合成技術(shù)。 DDS(直接數(shù)字頻率合成器，簡(jiǎn)稱頻率合成器)采用的是全數(shù)字結(jié)構(gòu)，在很多方面 的性能指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出傳統(tǒng)頻率合成技術(shù)，它的主要性能特點(diǎn)如下 極高的頻率分辨率 當(dāng)參考時(shí)鐘(頻率為f。)確定后，DDS的頻率分辨率由相位累加器的位數(shù)N決 定，只要相位累加器的位數(shù)足夠大，就可以得到足夠高的頻率分辨率，DDS的頻率分辨率為 fc/2N。例如當(dāng)時(shí)鐘頻率為100MHz，相位累加器的字長(zhǎng)為48位時(shí)，頻率分辨率達(dá)0. 3Hz，如 此高的頻率分辨率是傳統(tǒng)頻率合成技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)的。 極短的頻率切換時(shí)間 DDS是一個(gè)開環(huán)系統(tǒng)，頻率切換時(shí)間是頻率控制字的傳輸時(shí)間與器件頻率響應(yīng)時(shí) 間之和。目前DDS系統(tǒng)采用了流水線結(jié)構(gòu)，頻率切換時(shí)間極短，一般可達(dá)納秒量級(jí)。 輸出相對(duì)帶寬很寬 根據(jù)Nyquist定理，理論上DDS的輸出頻率上限為f。/2，但由于低通濾波的過渡特 性，工程上可實(shí)現(xiàn)的DDS輸出頻率上限為40% f。。因此，DDS的輸出頻率范圍一般為0 40% f。，如此寬的相對(duì)帶寬是傳統(tǒng)頻率合成技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)的。 相位可連續(xù)變化 當(dāng)DDS改變輸出頻率時(shí)，是通過改變頻率控制字實(shí)現(xiàn)的，實(shí)際上是改變相位的增 長(zhǎng)速率，輸出信號(hào)本身卻是連續(xù)的，即相位連續(xù)性，傳統(tǒng)的頻率合成技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)這個(gè)目 標(biāo)。 輸出帶寬較窄 根據(jù)DDS的原理，DDS的工作頻率明顯受到器件速度的限制，主要是ROM和DAC的 速度的限制，使得DDS工作時(shí)鐘頻率較低，不能直接運(yùn)用于微波頻段，目前DDS的最高輸出 頻率為1GHz左右，這是DDS的主要缺點(diǎn)之一。 雜散抑制差 DDS全數(shù)字結(jié)構(gòu)帶來了許多優(yōu)點(diǎn)，但正是這種結(jié)構(gòu)帶來了雜散抑制差的缺點(diǎn)。由于 DDS—般采用相位截?cái)嗉夹g(shù)，它的直接后果是給DDS的輸出信號(hào)引入了雜散。同時(shí)，波形存 儲(chǔ)器中的波形幅度量化所引起的有限字長(zhǎng)效應(yīng)和DAC的非理想特性也都將對(duì)DDS的雜散抑
制性能產(chǎn)生很大的影響。 相位噪聲性能 DDS的相位噪聲主要由參考時(shí)鐘信號(hào)的相位噪聲和本身的噪聲基底決定。理論上 輸出信號(hào)的相位噪聲會(huì)對(duì)參考時(shí)鐘的相位噪聲有201og n(n為分頻次數(shù))的改善。但在實(shí)際應(yīng)用中，相位累加器、ROM和DAC等部件會(huì)明顯惡化相位噪聲指標(biāo)。 DDS的上述特點(diǎn)，使其在頻率源中得到廣泛的應(yīng)用，采用并行DDS構(gòu)成的頻率源即是一例。由于DDS的輸出帶寬較窄，如果頻率源要求寬帶輸出時(shí)，往往需要倍頻，倍頻又會(huì)使雜散惡化。使得DDS雜散抑制差的缺點(diǎn)更加突出，加重了輸出雜散。所以，應(yīng)用DDS頻率合成技術(shù)時(shí)，帶寬和雜散抑制往往是一對(duì)矛盾的因素。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題，就是提供一種并行DDS頻率源，在保證一定帶寬的條件下，降低雜散，提高頻譜純度。 本實(shí)用新型解決所述技術(shù)問題，采用的技術(shù)方案是，并行DDS頻率源，包括參考源、功率分配器、第一頻率支路和第二頻率支路，所述第一頻率支路和第二頻率支路輸入端分別與參考源連接，輸出端與功率分配器連接，其特征在于，所述第一頻率支路和第二頻率支路由頻率合成器、帶通濾波器和鎖相環(huán)順次串聯(lián)構(gòu)成，頻率合成器輸入端接參考源，鎖相環(huán)輸出端接功率分配器。 本實(shí)用新型的有益效果是，將DDS的輸出用鎖相環(huán)直接鎖定到所需頻段，由于鎖相環(huán)可以達(dá)到的倍頻次數(shù)非常高，而且輸出信號(hào)雜散很小(一般只有諧波分量)，所以極大的簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)和難度，極大的縮小了系統(tǒng)體積，利于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的小型化。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)的并行DDS頻率源結(jié)構(gòu)示意圖；[0023] 圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，詳細(xì)描述本實(shí)用新型的技術(shù)方案。 如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)的并行DDS頻率源，其兩條頻率支路均由DDS和兩級(jí)倍頻電路串聯(lián)構(gòu)成。由于要將DDS的輸出信號(hào)進(jìn)行倍頻，如圖所示的IO倍頻系統(tǒng)，如此高的倍頻次數(shù)如果采用一級(jí)倍頻，那么它的性能將十分不穩(wěn)定，所以采用先2倍頻，再5倍頻的兩級(jí)倍頻方式。由于倍頻器將產(chǎn)生大量的雜散，所以倍頻后必須用帶通濾波器濾除雜散分量，用于濾除倍頻雜散分量的四個(gè)濾波器極大的增加了系統(tǒng)體積。再者，由于倍頻器電路的調(diào)試比較困難，這種系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)難度較大。 本實(shí)用新型擯棄了傳統(tǒng)技術(shù)的倍頻方案，將DDS的輸出用鎖相環(huán)直接鎖定到所需頻段，由于鎖相環(huán)可以達(dá)到的倍頻次數(shù)非常高，而且輸出信號(hào)雜散很小，可以減少帶通濾波器的使用量，極大的簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，縮小系統(tǒng)體積，有利于實(shí)現(xiàn)小型化。鎖相環(huán)電路的實(shí)現(xiàn)方式比較簡(jiǎn)單，本實(shí)用新型可以降低電路調(diào)試復(fù)雜度，提高生產(chǎn)效率。[0027] 實(shí)施例 本例并行DDS頻率源，包括1GHz參考源、功率分配器、第一頻率支路和第二頻率支路，電路結(jié)構(gòu)如圖2所示。第一頻率支路由DDS、帶通濾波器和鎖相環(huán)順次串聯(lián)構(gòu)成，DDS輸入端接1GHz參考源，DDS輸出的110 115MHz頻率通過帶通濾波器輸入鎖相環(huán)，鎖相環(huán)輸出的1100 1150MHz頻率接功率分配器。這里的帶通濾波器可以提高輸入鎖相環(huán)頻率(110 115MHz)的雜散指標(biāo)。本例的第二頻率支路結(jié)構(gòu)與第一頻率支路相同，也是由DDS、 帶通濾波器和鎖相環(huán)順次串聯(lián)構(gòu)成，其中DDS和鎖相環(huán)輸出的頻率分別為115 120MHz和 1150 1200MHz。 第一頻率支路和第二頻率支路輸出的1100 1150MHz頻率和1150 1200MHz頻 率，通過功率分配器輸出1. 1 1. 2GHz頻率。為了進(jìn)一步降低雜散，提高頻譜純度，本例功 率分配器輸出端連接有帶通濾波器。 本例中的DDS采用ADI公司型號(hào)為AD9910的DDS芯片，該芯片的時(shí)鐘頻率可達(dá) lGHz，能夠有效地減少寬帶雜散。在其他條件相同時(shí)，輸出頻率離時(shí)鐘頻率距離越遠(yuǎn)，輸 出信號(hào)的雜散越小。本例中DDS的輸出頻率離DDS的時(shí)鐘頻率lGHz很遠(yuǎn)，所以明顯的提 高了雜散指標(biāo)，可以降低濾波器的復(fù)雜程度，減少濾波器。AD9910能輸出的最高頻率可達(dá) 400腿z，而普通DDS芯片構(gòu)成的并行DDS系統(tǒng)，輸出頻率不能超過120腿z，本例的并行DDS 頻率源，DDS的輸出頻率最高可達(dá)400MHz。
權(quán)利要求并行DDS頻率源，包括參考源、功率分配器、第一頻率支路和第二頻率支路，所述第一頻率支路和第二頻率支路輸入端分別與參考源連接，輸出端與功率分配器連接，其特征在于，所述第一頻率支路和第二頻率支路由頻率合成器、帶通濾波器和鎖相環(huán)順次串聯(lián)構(gòu)成，頻率合成器輸入端接參考源，鎖相環(huán)輸出端接功率分配器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的并行DDS頻率源，其特征在于，所述功率分配器輸出端連接有帶通濾波器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的并行DDS頻率源，其特征在于，所述參考源輸出頻率為lGHz，所述功率分配器輸出頻率為1. 1 1. 2GHz。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的并行DDS頻率源，其特征在于，所述頻率合成器采用ADI公司的DDS芯片AD9910。
專利摘要本實(shí)用新型涉及毫米波技術(shù)，特別涉及一種毫米波頻率源。本實(shí)用新型公開了一種并行DDS頻率源。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是，并行DDS頻率源，包括參考源、功率分配器、第一頻率支路和第二頻率支路，所述第一頻率支路和第二頻率支路輸入端分別與參考源連接，輸出端與功率分配器連接，其特征在于，所述第一頻率支路和第二頻率支路由頻率合成器、帶通濾波器和鎖相環(huán)順次串聯(lián)構(gòu)成，頻率合成器輸入端接參考源，鎖相環(huán)輸出端接功率分配器。本實(shí)用新型的并行DDS頻率將DDS的輸出用鎖相環(huán)直接鎖定到所需頻段，在保證一定帶寬的條件下，降低雜散，提高頻譜純度。本實(shí)用新型可以用于毫米波系統(tǒng)。
文檔編號(hào)H03L7/16GK201499156SQ20092030834
公開日2010年6月2日 申請(qǐng)日期2009年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月19日
發(fā)明者劉杰, 吳尚昀, 廖梁兵, 鄧賢進(jìn) 申請(qǐng)人:中國(guó)工程物理研究院電子工程研究所