一種寬帶低噪聲信號(hào)發(fā)生器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種寬帶低噪聲信號(hào)發(fā)生器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代雷達(dá)和無(wú)線(xiàn)電通信技術(shù)等的發(fā)展，各種電子設(shè)備對(duì)其內(nèi)部應(yīng)用或系統(tǒng)測(cè)試使用的信號(hào)發(fā)生器不斷提出更高的要求，一是帶寬越來(lái)越大，二是就是要有極低的單邊帶相位噪聲。
[0003]頻率較高的射頻/微波壓控振蕩器(VCO)輸出信號(hào)具有較好的遠(yuǎn)端相位噪聲，但近端噪聲都比較差，為了改善近端噪聲通常采用鎖相環(huán)將VCO鎖定在低噪聲參考信號(hào)上。對(duì)于單一點(diǎn)頻的信號(hào)發(fā)生器，直接采用參考信號(hào)倍頻或VCO反饋信號(hào)分頻的鎖相環(huán)電路都很容易實(shí)現(xiàn)，但是對(duì)于多個(gè)頻率輸出的寬帶信號(hào)發(fā)生器，則無(wú)法使用該電路。目前寬帶低噪聲信號(hào)發(fā)生器通常采用混頻鎖相技術(shù)，即通過(guò)混頻器將寬帶VCO的信號(hào)變頻到低頻的中頻信號(hào)，再與低噪聲參考信號(hào)鑒相，得到低噪聲VCO輸出信號(hào)。如圖1所示。
[0004]在基于混頻鎖相環(huán)的寬帶信號(hào)發(fā)生器中，中頻信號(hào)的噪聲與參考信號(hào)噪聲的曲線(xiàn)決定著實(shí)現(xiàn)最優(yōu)噪聲的環(huán)路帶寬，一般環(huán)路帶寬選擇在兩條噪聲曲線(xiàn)的交匯處。由于受鑒相器、積分器等的噪聲和帶寬的限制，太大的帶寬和太低的噪聲都很難實(shí)現(xiàn)，帶寬太大鎖相后的噪聲曲線(xiàn)往往會(huì)出現(xiàn)鼓包現(xiàn)象，鑒相信號(hào)的噪聲太低鎖相后的帶內(nèi)噪聲會(huì)被惡化。一般環(huán)路帶寬達(dá)到幾MHz時(shí)，大多數(shù)鑒相器和積分器受帶寬影響對(duì)帶內(nèi)信號(hào)的抑制會(huì)增大，這時(shí)環(huán)路帶寬處的相位噪聲發(fā)生惡化，在噪聲曲線(xiàn)上表現(xiàn)為鼓包，嚴(yán)重的會(huì)失鎖。一般鑒相中頻信號(hào)的相位噪聲低于-150dBc/Hz時(shí)，大多數(shù)鑒相器、積分器等電路的噪聲不能滿(mǎn)足要求，鎖相環(huán)的帶內(nèi)噪聲會(huì)發(fā)生惡化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種寬帶低噪聲信號(hào)發(fā)生器。本發(fā)明通過(guò)變頻電路改變中頻信號(hào)的頻率，從而改變了鑒相時(shí)中頻信號(hào)的相位噪聲，優(yōu)化了鑒相器及誤差電壓信號(hào)通路的帶寬和噪聲，改善鑒相器和積分器的帶寬、噪聲對(duì)環(huán)路帶寬、噪聲的影響。
[0006]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0007]一種寬帶低噪聲信號(hào)發(fā)生器，包括鑒相器、積分器、寬帶壓控振蕩器、混頻器及中頻變頻電路，鑒相器連接積分器，積分器連接寬帶壓控振蕩器，寬帶壓控振蕩器連接混頻器，混頻器連接中頻變頻電路，中頻變頻電路連接鑒相器，鑒相器、積分器、寬帶壓控振蕩器、混頻器及中頻變頻電路組成寬帶混頻鎖相環(huán)路；
[0008]鑒相器輸入端輸入低噪聲參考信號(hào)，混頻器輸入有低噪聲本振信號(hào)，寬帶壓控振蕩器輸出寬帶低噪聲信號(hào)；
[0009]其中，中頻變頻電路分為分頻型中頻變頻電路和倍頻型中頻變頻電路，中頻變頻電路改變中頻信號(hào)的頻率，從而改變鑒相時(shí)中頻信號(hào)的相位噪聲。
[0010]上述分頻型中頻變頻電路包括放大衰減器、分頻器、濾波器，混頻器輸出的中頻信號(hào)經(jīng)過(guò)放大衰減器進(jìn)入分頻器，放大衰減器根據(jù)分頻器的輸入信號(hào)功率要求，放大低功率中頻信號(hào)或衰減大功率中頻信號(hào)，分頻后的中頻信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波電路來(lái)濾除諧波；
[0011]中頻信號(hào)經(jīng)過(guò)分頻后相位噪聲被改善，再進(jìn)入鑒相器時(shí)與低噪聲參考信號(hào)的相噪曲線(xiàn)交匯處的頻偏變小，繼而鑒相器及積分器誤差電壓通路的帶寬變小，在寬帶混頻鎖相環(huán)路帶寬沒(méi)有改變的前提下，降低對(duì)鑒相器、積分器帶寬的要求。
[0012]進(jìn)一步地，所述分頻器的分頻比η的確定采用如下方法:
[0013]a.確定鑒相器、積分器等可以正常運(yùn)行的最高頻率f;
[0014]b.計(jì)算在頻偏f處低噪聲參考信號(hào)與壓控振蕩器相位噪聲的差值d ;
[0015]c.如果d小于等于6dB，分頻器分頻比為2 ;如果d大于6dB，小于等于12dB，分頻器分頻比為4;依此類(lèi)推，分頻比n= int(d + 6) X 2，int()為向上取整函數(shù)。
[0016]上述倍頻型中頻變頻電路包括放大器、倍頻器、濾波電路，混頻器輸出的中頻信號(hào)經(jīng)過(guò)放大器將信號(hào)功率提高到滿(mǎn)足倍頻器的要求，輸入倍頻器進(jìn)行倍頻，再經(jīng)過(guò)濾波電路抑制諧波后進(jìn)入鑒相器進(jìn)行鑒相。
[0017]進(jìn)一步地，所述倍頻器的倍頻系數(shù)N的確定方法如下:
[0018](I)根據(jù)低噪聲參考信號(hào)、寬帶壓控振蕩器和低噪聲本振信號(hào)的相位噪聲確定環(huán)路帶內(nèi)噪聲的最低值LI ;
[0019](2)根據(jù)鑒相器、積分器等電路的噪聲指標(biāo)確定鑒相及誤差電壓通路的最差噪聲L2 ；
[0020](3)計(jì)算需要倍頻電路來(lái)改變的噪聲差值A(chǔ)L = L2-L1 ;
[0021](4)如果AL小于等于6dB，倍頻器為2倍頻；如果AL大于6dB，小于等于12dB，倍頻器分頻比為4;依此類(lèi)推，倍頻系數(shù)N= int(AL + 6) X 2，int()為向上取整函數(shù)。
[0022]采用如上技術(shù)方案取得的有益技術(shù)效果為:
[0023]中頻信號(hào)經(jīng)過(guò)倍頻后相位噪聲被惡化，進(jìn)入鑒相器的信號(hào)及后面誤差電壓信號(hào)的噪聲相比中頻信號(hào)不倍頻時(shí)要高，即在寬帶混頻鎖相環(huán)路帶內(nèi)噪聲沒(méi)有改變的前提下，降低了對(duì)鑒相器、積分噪聲的要求。
[0024]本發(fā)明寬帶低噪聲信號(hào)發(fā)生器的中頻變頻電路通過(guò)改變鑒相信號(hào)的相位噪聲，降低了對(duì)鑒相器、混頻器的寬帶和噪聲要求，不會(huì)惡化寬帶壓控振蕩器輸出信號(hào)的帶內(nèi)噪聲，保證了低噪聲信號(hào)發(fā)生器的實(shí)現(xiàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1為現(xiàn)有的寬帶低噪聲信號(hào)發(fā)生器框圖。
[0026]圖2為本發(fā)明寬帶低噪聲信號(hào)發(fā)生器框圖。
[0027]圖3為基于分頻型中頻變頻電路的寬帶低噪聲信號(hào)發(fā)生器框圖。
[0028]圖4為基于倍頻型中頻變頻電路的寬帶低噪聲信號(hào)發(fā)生器框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]結(jié)合附圖2至4對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做進(jìn)一步說(shuō)明:
[0030]一種寬帶低噪聲信號(hào)發(fā)生器，包括鑒相器、積分器、寬帶壓控振蕩器、混頻器及中頻變頻電路。鑒相器連接積分器，積分器連接寬帶壓控振蕩器，寬帶壓控振蕩器連接混頻器，混頻器連接中頻變頻電路，中頻變頻電路連接鑒相器，鑒相器、積分器、寬帶壓控振蕩器、混頻器及中頻變頻電路組成寬帶混頻鎖相環(huán)路；鑒相器輸入端輸入低噪聲參考信號(hào)，混頻器輸入有低噪聲本振信號(hào)，寬帶壓控振蕩器輸出寬帶低噪聲信號(hào)；其中，中頻變頻電路分為分頻型中頻變頻電路和倍頻型中頻變頻電路，中頻變頻電路改變中頻信號(hào)的頻率，從而改變鑒相時(shí)中頻信號(hào)的相位噪聲。
[0031 ] 上述分頻型中頻變頻電路包括放大衰減器、分頻器、濾波器，混頻器輸出的中頻信號(hào)經(jīng)過(guò)放大衰減器進(jìn)入分頻器，放大衰減器根據(jù)分頻器的輸入信號(hào)功率要求，放大低功率中頻信號(hào)或衰減大功率中頻信號(hào)，分頻后的中頻信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波電路來(lái)濾除諧波。
[0032]在混頻鎖相環(huán)電路中，中頻信號(hào)的噪聲與參考信號(hào)噪聲的曲線(xiàn)決定著實(shí)現(xiàn)最優(yōu)噪聲的帶寬，一般環(huán)路帶寬選擇在兩條噪聲曲線(xiàn)的交匯處，當(dāng)?shù)驮肼暠菊裥盘?hào)的噪聲足夠好時(shí)，寬帶壓控振蕩器與鑒相參考信號(hào)的相位噪聲曲線(xiàn)交匯處為最佳環(huán)路帶寬。由于振蕩器輸出為高頻信號(hào)，只有遠(yuǎn)端噪聲才會(huì)優(yōu)于低頻的鑒相參考信號(hào)，所以在低噪聲信號(hào)發(fā)生器中，環(huán)路帶寬都比較寬，有的會(huì)達(dá)到1MHz或更寬。鑒相器多為數(shù)字器件，帶寬一般1MHz，而積分器所用運(yùn)算放大器雖然有標(biāo)稱(chēng)10MHz的帶寬，但是從增益曲線(xiàn)看到1MHz增益已經(jīng)不大，所以1MHz的環(huán)路帶寬很難實(shí)現(xiàn)。
[0033]分頻型中頻變頻電