[发明专利]一种相位可调的多载波合成信号产生系统

说明书

技术领域

本发明属于微波通信领域，涉及一种多载波合成信号产生系统，尤其涉及一种不同频率初始相位可控制的多载波合成信号产生系统。

背景技术

目前大多数通信卫星都工作在多载波模式，通信卫星收发系统双工器的滤波器是信号传输的公共通道，并且处于高谐振状态，存在多载波信号激励下微放电的分析与设计问题。目前进行多载波微放电设计的主要依据是基于P20理论，即采用传输信号的等效电压作为单载波信号进行部件设计，并采取单频信号进行实验验证。国内外的研究及大量型号任务表明，基于P20理论存在过设计问题，实验验证也只是验证单载波设计是否合理，随着星上功率的进一步提高，以及在固定平台上提高载荷比重的进一步需求，对多载波微波部件微放电分析与结构进一步缩小设计的要求已十分迫切。

多载波微放电分析不同于单载波情形最重要的区别在于，激励信号的幅度并不是恒定的，是随着初始相位的不同随时间快速变化的。在实验中如何产生各路之间相位可控制的多载波合成信号成为开展实验研究的关键因素。现有的实现对相位调整有两种方法，第一种就是在各路载波通道上加移相器进行手动相位调节，由于各个通道上的相移不同，该方法无法实现对不同通道的相位差的标定，在实际工程中几乎无法实现对不同信号相对相位的调整。第二种就是采用直接数字合成技术进行射频信号生成，受DA转换芯片的限制，该方法能实现频率最高到300MHz的射频信号，无法满足实际工程的频率要求。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种相位可调的多载波合成信号产生系统，可以在多载波微放电待测试件端面获得相位可严格控制的大功率多载波合成信号，实现不同通道相位的自适应调整，能够直接产生频率不低于4.2GHz的射频信号。

本发明的技术解决方案是：一种相位可调的多载波合成信号产生系统，包括信号发生装置、功率放大器、输出多工器、定向耦合器和主控计算机，其中：

信号发生装置：包括晶振、锁相环电路、滤波器以及自动增益控制电路，晶振产生参考信号并送至锁相环电路，锁相环电路根据参考信号产生指定频率和指定相位的射频信号并送至滤波器滤除谐杂波，滤波器的输出信号输入到自动增益控制电路进行射频信号的幅度控制后送至功率放大器；每一个锁相环电路、滤波器以及自动增益控制电路的组合产生一路射频信号，所述的射频信号至少有两路；

功率放大器：对射频信号进行功率放大后送至输出多工器；

输出多工器：将经功率放大后的至少两路射频信号进行合成，形成多载波合成信号；

定向耦合器：对多载波合成信号进行耦合，将耦合的信号送至主控计算机；

主控计算机：控制锁相环电路产生的射频信号的频率和相位；控制自动增益控制电路的信号调整幅度；接收定向耦合器输出的多载波合成信号，将多载波合成信号做逆傅里叶变换，得到各锁相环电路产生的射频信号的实际相位，将实际相位与预先设置的相位进行比较得到相位差后送至相应的锁相环电路进行相位调整，使得定向耦合器输出的多载波合成信号符合要求。

所述的锁相环电路采用锁相-倍频原理实现对射频信号频率和相位的控制，包括鉴相器、低通滤波器、压控振荡器和分频器，信号发生装置产生的参考信号送至鉴相器，鉴相器的输出送至低通滤波器进行低通滤波，低通滤波器的输出送至压控振荡器并由压控振荡器产生射频信号，同时压控振荡器输出的射频信号经过采样送至分频器，分频器设置为N分频，分频器内置有累积器，累加器的位数为m，累加器每个周期重复加固定数值k，当累加器没有溢出的时候，分频器设置为N分频，当累加器进位溢出的时候分频器设置为N+1分频；通过循环进行分频器的分频数设置实现小数分频，由此控制射频信号的频率；通过控制累加器的初始值，控制分频器输入信号和输出信号之间的相位差，由此控制射频信号的相位。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)原有的采用手动移相器的方法，无法考虑不同通道的相位差，基本无法实现对多载波信号初始相位的有效调整；本发明系统可以对各个通道的相位进行自动检测、调整，能够实现不同频率指定初始相位的多载波合成信号。

(2)本发明系统采用锁相-倍频原理直接产生相对相位可控制的多载波信号，直接产生射频信号，与直接数字合成方法相比较，避免采用数模转换，产生的信号频率更高、杂散更低。

附图说明

图1为本发明系统的组成原理框图；

图2为本发明信号发生装置组成原理框图；

图3为本发明锁相环电路组成原理框图；