[实用新型]基于DDS谐波提取技术的频率源

说明书

技术领域

本实用新型涉及微波频率源，特别涉及一种基于DDS谐波提取技术的频率源。

背景技术

在微波技术中，频率源是一个重要的核心部件，担负着为系统提供稳定、精确的工作频率的任务。在要求带宽较宽的频率源中，常常采用频率合成技术。

DDS（Direct Digital Synthesizer，DDS直接数字频率合成器，简称频率合成器，属于模拟集成电路，有时也称为DDS芯片）采用的是全数字结构，在很多方面的性能指标远远超出传统频率合成技术。市场上现有的直接数字频率合成器由于芯片工作时受到外部时钟以及内部集成的DAC和ROM的工作速度限制，使其输出的最高频率受限，目前市场上采用CMOS、TTL等工艺制作的DDS芯片，当参考时钟（频率为ω_S）确定后，DDS的输出频率范围一般为0～40%ω_S，通常仅能合成几十兆赫兹到几百兆赫兹的信号。

DDS是从相位概念出发根据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，输出所需频率信号。DDS主要由相位累加器，波形存储器和数模转换器（DAC）构成。在DDS工作时，相位累加器在参考时钟频率的控制下以预先设定好的频率控制字作为步长进行线性累加，得到相位码对波形存储器进行寻址输出幅度码，由DAC转换为阶梯波再经低通滤波器平滑后得到相应的合成频率信号。现有利用DDS产生高频信号的方法主要有两种：一种方法是采用DDS作为锁相环电路的参考输入信号，利用锁相环电路对频率较低的信号进行倍频以获得所需的高频信号。但此方案的电路结构较为复杂以及响应时间相对较长。另一种方法是对DDS器件输出的较低频率（MHz级）的信号进行倍频、放大、分频、滤波等操作以获得高频信号（GHz级）。但此方案受到元件数量多、电路结构复杂、能耗高、体积大、杂散大等缺点的限制。目前实际应用中已经有的基于DDS器件的高频频率合成器即是通过第二种方案，先将低频信号倍频到较高的频率，选频后再进行倍频、选频直到获得所需的高频频率，并将该高频信号放大到要求的功率后输出。

DDS器件频率合成方案能直接合成的信号频率低，利用DDS器件合成的低频信号进行多次倍频、混频、滤波、放大等操作获得高频信号的合成方案，由于多次倍频，需要大量倍频器、混频器、滤波器、放大器等而导致电路复杂、体积庞大、成本和功耗过高，同时多次倍频，混频、分频等环节会引入大量的杂散，使得DDS杂散抑制差的缺点更加突出，加重了输出杂散，其结果是结构复杂、杂散大且很难采用滤波器进行滤除，并大大削弱了DDS频率步进分辨率高的优势。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题，就是针对现有技术DDS器件构成的频率源，合成频率输出杂散大、结构复杂的缺点，提供一种基于DDS谐波提取技术的频率源，降低杂散、简化电路结构。

本实用新型解决所述技术问题，采用的技术方案是，基于DDS谐波提取技术的频率源，包括DDS频率源，所述DDS频率源由振荡器、控制系统和DDS构成，其特征在于，还包括谐波选频电路、放大器、带通滤波器和倍频器；所述谐波选频电路与DDS连接，提取所述DDS输出频率高次谐波信号并输入放大器；所述带通滤波器与放大器连接，对放大器输出信号进行滤波处理，滤除带外干扰信号；所述倍频器与滤波器连接，对滤波器输出信号进行倍频处理，提高信号频率。

实际实验中发现，DDS芯片输出的频谱包含合成的信号频率ω_DDS与该信号的谐波频率ω_m，且二者的关系式为ω_m=n·ω_S±ω_DDS，n=0,±1,±2......（ω_S为参考频率），因此可以直接利用DDS合成信号的谐波来获取较高频率的信号。本实用新型的技术方案，在DDS芯片后加上一个谐波选频电路，将所需的谐波频率筛选出来，然后将其放大到所需的功率（倍频器所需的功率），通过简单的一次倍频就可以获得所需频率信号。

具体的，所述谐波选频电路为声表面滤波器。

具体的，所述带通滤波器为声表面滤波器。

谐波选频电路的功能就是相当于一只带通滤波器。由于声表面波滤波器具有工作频率高、通频带宽、选频特性好、体积小和重量轻等特点，并且可采用与集成电路相同的生产工艺，制造简单，成本低，频率特性的一致性好，非常适合用于本实用新型的谐波选频电路和带通滤波器。