[发明专利]一种低相位噪声频率综合器及本振的实现方法

说明书

本发明属于模拟信号处理技术领域，具体涉及一种低相位噪声频率综合器及本振的实现方法。本发明采用高温超导蓝宝石振荡器作为基准源，将其产生的时钟作为基准时钟，采用直接频率合成技术和DDS相结合的方式合成一本振、二本振以及其他时钟。其中，DDS用于补偿蓝宝石振荡器的频率误差，并扩展一本振至多个频点，且能够捷变频。本发明预留一个晶振基准源，通过直接频率合成的方式，产生接近于蓝宝石振荡器产生的基准时钟，在蓝宝石振荡器启动之前备用。本发明可提升相位噪声。

技术领域

本发明属于模拟信号处理技术领域，具体涉及一种低相位噪声频率综合器及本振的实现方法。

背景技术

频率综合器用于为雷达系统提供相参的一本振、二本振和其它所需的各种时钟。要求合成的本振和各时钟均具有低相位噪声，且一本振具有多个频点，并能够快速跳频。

频率综合器的基本工作原理是：由基准源产生参考时钟，功分为多路，分别采用直接频率合成、锁相环等合成方式，合成一本振、二本振和其它时钟。基准源和频率合成方式的选择，决定了合成的本振的相位噪声和跳频时间。

对相位噪声和跳频时间要求较高的频率综合器，目前主要采用低相位噪声恒温晶振作为基准源，通过直接频率合成的方式合成本振和其它时钟。频率合成的过程中，相位噪声会产生至少20log(N)的恶化，同时，放大器、倍频器和谐波发生器都会在这个过程中产生附加相位噪声，共同影响合成的本振的相位噪声。由于热噪声的存在，恒温晶振的相位噪声性能很难进一步提升，导致合成一本振的相位噪声也难以进一步提升。

高温超导蓝宝石振荡器直接产生频率接近于一本振频率的参考时钟，合成一本振的过程中无需倍频，避免相位噪声产生20log(N)的恶化，相比于采用低相位噪声恒温晶振，可显著提升一本振的相位噪声。

高温超导蓝宝石振荡器的缺点主要在于启动时间。蓝宝石振荡器安装于低温杜瓦中，在温度降低至超导温区之后，方能起振产生基准时钟输出，制冷机将低温杜瓦的温度从常温降级至超导温区的时间为起振时间，一般需要40min～60min。另外，蓝宝石和谐振器尺寸的加工误差都会导致输出频率的误差，即频偏，在目前的加工精度下，误差在±1％的范围，需要进行频率补偿。

发明内容

针对背景技术的不足，本发明提供了一种低相位噪声频率综合器及实现方法，相比于采用低相位噪声恒温晶振作为基准源的直接频率合成方法，一本振的相位噪声可提升10dB以上。

本发明采用高温超导蓝宝石振荡器作为基准源，将其产生的时钟作为基准时钟，采用直接频率合成技术和DDS相结合的方式合成一本振、二本振以及其他时钟。其中，DDS用于补偿蓝宝石振荡器的频率误差，并扩展一本振至多个频点，且能够捷变频。本发明预留一个晶振基准源，通过直接频率合成的方式，产生接近于蓝宝石振荡器产生的基准时钟，在蓝宝石振荡器启动之前备用。

本发明的有益效果是：采用高温超导蓝宝石振荡器作为基准源，充分发挥其相位噪声低的优势，相比于采用低相位噪声恒温晶振作为基准源并采用直接频率合成技术的方案，合成的一本振的相位噪声提升约10dB；采用与DDS技术相结合的直接频率合成技术，补偿蓝宝石振荡器的频偏，并将一本振扩展至宽频带、多频点，且能够捷变频；采用低相位噪声恒温晶振经过倍频及谐波发生器合成基准源同频的时钟，根据蓝宝石振荡器的工作状态通过微波开关切换，在蓝宝石振荡器温度降低至超导温区前备用。本发明的每一路频率合成电路均设置了DDS模块，每一个DDS模块设置两组频率控制字，从而完成低温振荡电路的频率补偿。

附图说明

图1为本发明频率综合器的原理框图(不涉及主控单元部分)。

图2为本发明频率综合器只涉及主控单元部分的原理框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行进一步的详细描述。