一种低相噪倍频器及其倍频方法与流程

本发明涉及倍频技术，具体是一种低相噪倍频器及其倍频方法。

背景技术：

在获取低相噪信号源的途径中，通常采用常规的倍频器进行倍频，n倍频器对相位噪声的恶化为20log(n)，可见常规的倍频方法中，二倍频器对相位噪声的理论最低恶化20log(2)，即达到了6db。为了进一步降低该相位噪声，我们利用混频器在混频过程中对相位噪声几乎无恶化的特点发明了本申请的倍频器电路及其方法等。

现有技术中，公开号为cn105187059a的中国专利申请公开了一种宽带低相噪本振频率合成电路，包括：直接数字频率合成器、倍频器、低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、正交混频器、混频器、放大器、整数分频器、鉴相器、环路滤波器、压控振荡器、耦合器。本发明首先采用高鉴相频率鉴相，减小环路的相噪恶化；其次环路采用整数分频器，消除小数分频的尾数对相噪的影响；采用直接数字频率合成器生成的基带信号进行正交上变频，产生高分辨率低相噪的高频率信号，与压控振荡器的输出进行混频下变频，使下变频之后的信号变为一个大步进的信号；压控振荡器输出与高分辨率低相噪信号下变频，降低整数分频器的输入频率，减小整数分频的分频比。该专利申请与本申请属于相同的技术领域，但是采取的技术方案不同，且该专利申请没有降低附加相位噪声的技术效果。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种低相噪倍频器及其倍频方法，与常规倍频器相比，在结构上主要由宽带耦合器、宽带混频器和带通滤波器组成，该倍频器在倍频过程中显著降低了附加相位噪声。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种低相噪新型倍频器，包括：耦合器和混频器；所述的耦合器从混频器的本振端口lo耦合一部分信号fin输入到混频器的中频端口if，然后在混频器中将本振端口lo接入的本振信号flo和中频端口接入的中频信号fif进行变频，再从混频器的rf端口输出变频后的射频信号frf；

其中，在混频器的变频过程中，有frf=flo+fif。

进一步，在混频器的变频过程中，使从混频器的本振端口lo耦合进的信号fin=flo，将fin作为中频端口的输入信号fif，即fif=fin，则有frf=fin+fin=2*fin，即得到二倍频射频信号frf。

进一步，所述的混频器为宽带混频器。

进一步，包括：滤波器，所述的滤波器接入射频信号frf进行滤波处理，得到滤波处理后的倍频信号。

一种低相噪倍频方法，包括步骤：混频器的中频信号取自于本振信号，用于实现倍频。

进一步，包括如下步骤：

s1：耦合本振信号到混频器的中频输入端口，作为混频器的中频输入信号；

s2：将混频器的本振信号与中频输入信号进行混频；

s3：输出混频后的射频信号。

进一步，在混频器的混频过程中，使从混频器的本振端口lo耦合进的信号fin=flo，将fin作为中频端口的输入信号fif，即fif=fin，则有frf=fin+fin=2*fin，即得到二倍频射频信号frf。

进一步，所述的混频器为宽带混频器。

进一步，包括步骤：s4：滤波，滤波器接入射频信号frf进行滤波处理，得到滤波处理后的倍频信号。

本发明的有益效果是：

（1）本发明的低相噪倍频器是一种新型的倍频器，与常规倍频器相比，在结构上主要由宽带耦合器、宽带混频器和带通滤波器组成，该倍频器在倍频过程中显著降低了附加相位噪声。

（2）本发明的低相噪倍频器的结构简单，需要的调试量小，可生产性高，极大地提高了倍频器的生产效率。

（3）本发明的低相噪倍频器继承了混频器的性能，同时极大降低了附加相位噪声，实际测试数据表明，最差附加相位噪声仅为3db，相比比常规的二倍频器最少改善了3db。

（4）本发明的方法实现了一种低相噪倍频器，为本领域技术人员提供了一种实现低附加相位噪声倍频器的新解决方案。

附图说明

图1为本发明一种低相噪倍频器的结构示意图。

图2为本发明一种低相噪倍频器的电路示意图。

图3为本发明一种低相噪倍频方法的步骤流程图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

【实施例一】

如图1，2所示，一种低相噪新型倍频器，包括：耦合器和混频器；所述的耦合器从混频器的本振端口lo耦合一部分信号fin输入到混频器的中频端口if，然后在混频器中将本振端口lo接入的本振信号flo和中频端口接入的中频信号fif进行变频，再从混频器的rf端口输出变频后的射频信号frf；

其中，在混频器的变频过程中，有frf=flo+fif。

进一步，在混频器的变频过程中，使从混频器的本振端口lo耦合进的信号fin=flo，将fin作为中频端口的输入信号fif，即fif=fin，则有frf=fin+fin=2*fin，即得到二倍频射频信号frf。

进一步，所述的混频器为宽带混频器。

进一步，包括：滤波器，所述的滤波器接入射频信号frf进行滤波处理，得到滤波处理后的倍频信号。

如图3所示，一种低相噪倍频方法，包括步骤：混频器的中频信号取自于本振信号，用于实现倍频。

进一步，包括如下步骤：

s1：耦合本振信号到混频器的中频输入端口，作为混频器的中频输入信号；

s2：将混频器的本振信号与中频输入信号进行混频；

s3：输出混频后的射频信号。

进一步，在混频器的混频过程中，使从混频器的本振端口lo耦合进的信号fin=flo，将fin作为中频端口的输入信号fif，即fif=fin，则有frf=fin+fin=2*fin，即得到二倍频射频信号frf。

进一步，所述的混频器为宽带混频器。

进一步，包括步骤：s4：滤波，滤波器接入射频信号frf进行滤波处理，得到滤波处理后的倍频信号。

在本发明的实施例一中，为了实现一种低相位噪声恶化的二倍频器，采用宽带耦合器从混频器的本振端口耦合一部分本振信号fin输出信号，作为输混频器if端口的输入信号，经过宽带混频器与本振信号混频后从rf端口得到射频输出信号，该信号经过滤波器滤波后得到相应的倍频信号。在上变频应用有frf=flo+fif，在本发明中，我们巧妙地令fif=fin，从而得到frf=fin+fin=2*fin=的二倍频信号，该倍频器继承了混频器的性能，实测最差附加相位噪声仅3db，比常规的二倍频器最少改善了3db，减少了50%的附加相位噪声，达到了显著降低附加相位噪声的效果。同时，采用本发明的低相噪倍频器的结构，主要由宽带耦合器、宽带混频器和带通滤波器组成，需要的调试量小，可生产性高，极大地提高了倍频器的生产效率。并且，本发明的低相噪倍频器还继承了混频器的性能，为本领域技术人员提供了一种实现低附加相位噪声倍频器的新解决方案。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。