一种多点本振锁相电路及方法与流程

本发明属于微波仪器领域，具体涉及一种多点本振锁相电路及方法。

背景技术：

1、频率合成技术广泛应用于微波仪器、通信、雷达等领域。目前在微波仪器等领域频率合成主要采用多环结构，从而实现高分辨率、低噪声、低杂散的目标。在多环结构的频率合成中多点本振是重要组成部分，其直接决定整个频率合成的单边带相位噪声和杂散水平。

2、多点本振是通过混频、倍频、分频、放大等方式，将一个输入的参考时钟信号，变成按照一定步进输出的多个频率信号，其一搬跨越一个倍频程，其中输出频率范围、频率步进、单边带相位噪声、杂散是其主要核心指标。

3、传统的多点本振技术采用一个参考频率跟vco信号进行混频，混频后的信号和参考分频后的信号进行鉴相，鉴相信号积分后控制vco输出。其主要缺点是vco输出频率较窄，杂散较多。

4、对于传统的多点本振方案，如图1所示：时钟信号fclock1通过混频和倍频的方式输出一个参考本振信号flo1，flo1信号一路通过分频器n/m进行分频后输出参考鉴相信号fref1，另一路flo1信号通过跟vco输出频率进行混频后通过低通滤波器进入鉴相器后和fref1信号进行鉴相，鉴相后的误差电压通过积分后控制vco输出fout1信号。

5、现有技术的缺点：

6、1、传统设计方案由于采用单点flo1信号导致vco输出频率较窄，无法跨越一个倍频程。

7、2、传统方案中，由于分频器n/m中的分母m较大，导致锁相后输出频率fout1的杂散个数较多，杂散指标较差。

8、3、传统方案中，由于分频器噪底的限制，输出频率相对于输入时钟信号，单边带相位噪声有恶化，由于flo1信号的单边带相位噪声优于fref1信号，导致fout1信号的单边带相位噪声接近fref1信号，而理论上fref1单边带相位噪声≈fclock1单边带相位噪声+20log(倍频数*m/n),其中倍频数为flo1/fclock1，实际上fref1单边带相位噪声≈分频器噪底，fout1单边带相位噪声≈分频器噪底+3db。关键点在于分频器噪底较差。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种多点本振锁相电路及方法，设计合理，克服了现有技术的不足，具有良好的效果。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种多点本振锁相电路，包括时钟、多次倍频电路、倍频器、分频器x/y、倍频器、分频器、第一混频器、第二混频器、声表滤波器、开关、鉴相器、低通滤波器、积分器以及vco；

4、时钟、多次倍频电路、分频器x/y、第一混频器通过线路依次连接；

5、时钟、倍频器、第二混频器、声表滤波器、开关、鉴相器通过线路依次连接；

6、鉴相器、积分器、vco、第一混频器、低通滤波器组成一个闭合环路；

7、分频器分别与倍频器、第二混频器通过线路连接；

8、时钟信号分为两路，其中一路经过多次倍频电路进行多次倍频、分频器x/y进行分频后得到多点本振信号flo2；

9、时钟信号的另一路通过倍频器倍频、分频器分频和第二混频后，得到多路参考鉴相信号，此参考鉴相信号通过声表滤波器进行滤波后通过开关控制输出，输出信号为fref2；

10、多点本振信号flo2通过跟vco输出信号通过第一混频器进行混频，经过低通滤波器后和fref2信号通过鉴相器进行鉴相，鉴相误差信号通过积分器进行积分后控制vco输出，最终输出fout2信号。

11、此外，本发明还提到一种多点本振锁相方法，该方法采用如上所述的一种多点本振锁相电路，具体包括如下步骤：

12、步骤1：时钟信号分为两路，其中一路经过多次倍频电路进行多次倍频、分频器x/y进行分频后得到多点本振信号flo2；

13、步骤2：时钟信号的另一路通过倍频器倍频、分频器分频和第二混频后，得到多路参考鉴相信号，此参考鉴相信号通过声表滤波器进行滤波后通过开关控制输出，输出信号为fref2；

14、步骤3：多点本振信号flo2通过跟vco输出信号通过第一混频器进行混频，经过低通滤波器后和fref2信号通过鉴相器进行鉴相，鉴相误差信号通过积分器进行积分后控制vco输出，最终输出fout2信号。

15、本发明所带来的有益技术效果：

16、本申请vco输出的频率高，传统方案vco输出在几百mhz左右，本申请可以输出ghz；

17、本申请vco输出跨越一个倍频程，这是频率合成发展的一个重要趋势；

18、由于本申请中flo2是大步进的且fref2信号经过声表滤波器能够获得优异的杂散性能，在通过fref2多点来规避杂散，最终使得本申请有更加优异的杂散性能；

19、由于本申请vco输出频率较高，在分频器噪声固定的情况下，本申请的单边带相位噪声无恶化，所以单边带相位噪声更加优异；fout2单边带相位噪声≈fclock2的单边带相位噪声+20log(倍频次数*y/x)+3db,其中倍频次数为多次倍频的倍频次数。

技术特征：

1.一种多点本振锁相电路，其特征在于：包括时钟、多次倍频电路、倍频器、分频器x/y、倍频器、分频器、第一混频器、第二混频器、声表滤波器、开关、鉴相器、低通滤波器、积分器以及vco；

2.一种多点本振锁相方法，其特征在于：采用如权利要求1所述的一种多点本振锁相电路，具体包括如下步骤：

技术总结
本发明公开了一种多点本振锁相电路及方法，属于微波仪器领域。本发明VCO输出的频率高，可以输出GHz；本发明VCO输出跨越一个倍频程，由于本发明中F<subgt;LO2</subgt;是大步进的且F<subgt;ref2</subgt;信号经过声表滤波器能够获得优异的杂散性能，在通过F<subgt;ref2</subgt;多点来规避杂散，最终使得本发明有更加优异的杂散性能；由于本发明VCO输出频率较高，在分频器噪声固定的情况下，本发明的单边带相位噪声无恶化，所以单边带相位噪声更加优异；F<subgt;out2</subgt;单边带相位噪声≈F<subgt;clock2</subgt;的单边带相位噪声+20log(倍频次数*Y/X)+3dB,其中倍频次数为多次倍频的倍频次数。

技术研发人员：郑贤,刘亮,台鑫,刘青松,范吉伟,周帅
受保护的技术使用者：中电科思仪科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13