專利名稱：一種提高短波接收機(jī)倒易混頻指標(biāo)的dds本振源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及頻率信號源，特別是一種用于短波接收機(jī)的具有高倒易混頻指標(biāo)的本振源。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代無線電通信技術(shù)進(jìn)步與電子對抗、電子偵察與反偵察的發(fā)展，以及無線設(shè)備的大量使用所帶來電磁環(huán)境惡劣狀況，對無線電接收機(jī)高頻前端電路提出了更高的技術(shù)要求，作為接收機(jī)關(guān)鍵部件的本振源，其性能直接影響設(shè)備的綜合性能。短波接收機(jī)倒易混頻指標(biāo)主要是用來評價接收機(jī)本振電路性能的優(yōu)劣。高倒易混頻指標(biāo)的接收機(jī)表示其本振源在時域里的頻率穩(wěn)定度高，頻域里的相位噪聲低。其作為短波接收機(jī)的一個重要指標(biāo)，一直受到廣泛關(guān)注。因此，研制出一種高倒易混頻指標(biāo)的本振源就顯得尤為重要。直接數(shù)字頻率合成(DDS)有著極快的頻率切換速度、極高的頻率分辨率、較低的相位噪聲等優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)特別適合諸如擴(kuò)頻通信等要求頻率快速變化和捕捉的應(yīng)用場合。隨著半導(dǎo)體工藝的發(fā)展，DDS技術(shù)已經(jīng)較成熟，一片DDS芯片已經(jīng)不僅僅只是包含相位累加器、ROM查找表、DA轉(zhuǎn)換等核心部分，同樣集成了鎖相倍頻電路作為時鐘產(chǎn)生單元，它產(chǎn)生的附加相位漂移會直接影響DDS的輸出相噪。同時也存在著產(chǎn)生較多的雜散頻率、需要頻率很高的高穩(wěn)定參考時鐘等缺點(diǎn)。因此，如何克服其自身的缺點(diǎn)，充分發(fā)揮其優(yōu)勢長處，讓其在無線通信中得到更廣泛的應(yīng)用是當(dāng)下研究的重點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是:提供一種提高短波接收機(jī)倒易混頻指標(biāo)的DDS本振源，以滿足現(xiàn)代短波無線電通信對短波接收機(jī)綜合技術(shù)指標(biāo)的要求。本實用新型解決其技術(shù)問題的技術(shù)方案是:主要由高精度恒溫晶振、低噪聲倍頻器、DDS模塊、跟蹤調(diào)諧放大器與幅度均衡電路、緩沖和控制器組成，高精度恒溫晶振32.768MHz的信號經(jīng)緩沖放大后接低噪聲倍頻器，經(jīng)過10倍頻后作為參考時鐘接送DDS模塊，在控制器控制下DDS模塊產(chǎn)生本振信號，信號經(jīng)過跟蹤調(diào)諧放大器與幅度均衡電路，濾除帶內(nèi)雜散并平滑幅值后作為短波接收機(jī)本振信號輸出。所述低噪聲倍頻器可以采用低噪聲場效應(yīng)管組成的X 5和X 2兩級倍頻電路，倍頻至327.68MHz的信號作為DDS的輸入時鐘，替換原專用DDS自帶的鎖相倍頻電路，杜絕其內(nèi)部鎖相倍頻附加相位噪聲的影響，提高了本振源的頻率穩(wěn)定度。所述的DDS模塊輸出經(jīng)過跟蹤調(diào)諧電路濾除DDS輸出中的帶外雜散頻率信號，控制器將輸入工作頻率控制字作為只讀存儲器的地址，對應(yīng)地址存儲的數(shù)據(jù)與跟蹤電調(diào)諧電壓對應(yīng)，使電調(diào)諧跟蹤濾波器始終處于最佳調(diào)諧狀態(tài)。所述幅度均衡電路，控制器將輸入工作頻率控制字作為只讀存儲器的地址，對應(yīng)地址存儲的數(shù)據(jù)與幅度均衡控制電壓對應(yīng)，可有效均衡放大器的幅頻特性。本實用新型與現(xiàn) 有技術(shù)相比，主要有以下的優(yōu)點(diǎn):[0010]高精度恒溫晶振輸出的32.768MHz的信號經(jīng)緩沖放大后，由低噪聲X 5和X 2兩級倍頻電路倍頻至327.68MHz的信號作為DDS的高穩(wěn)時鐘源，替換專用DDS芯片內(nèi)部的鎖相倍頻電路，杜絕了芯片內(nèi)部的鎖相倍頻電路附加相位噪聲的影響，提高了短波接收機(jī)本振源的頻率穩(wěn)定度。DDS的輸出采用跟蹤選頻與幅度均衡電路，使輸出的本振頻率信號雜散得到抑制，幅度得到平滑。本申請發(fā)明人對一種采用片內(nèi)鎖相倍頻時鐘源的DDS本振源和另一種通過外電路X 5和X 2兩級倍頻至327.68MHz作為時鐘源的DDS本振源的兩臺短波接收機(jī)分別進(jìn)行了倒易混頻指標(biāo)的測試，測試結(jié)果如下:采用鎖相環(huán)時鐘源電路作本振參考源的短波接收機(jī):TOdBiIiV @1.SAfffe ; 6EdBtiiV @ I OAffife ; 6 9d￡ tuV @20 MHz ;67dBxuV@29.9MHz。采用本實用新型電路作本振參考源的短波接收機(jī):WldB μν@\.SMHz.Ε6 Βμν@10ΜΗζ ； 25 Βμ￥%2 ΜΗζ ；
E5dB^F@29.9MHz。由以上測試數(shù)據(jù)表明，采用本實用新型作本振參考源的短波接收機(jī)的倒易混頻指標(biāo)提高了近
圖1是本實用新型的整體結(jié)構(gòu)框圖。圖2是本實用新型的X5和X2兩級倍頻電原理圖。圖3是本實用新型的跟蹤選頻與幅度均衡電原理圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步的說明。本實用新型提供的提高短波接收機(jī)倒易混頻指標(biāo)的DDS本振源，是一種具有高倒易混頻指標(biāo)的短波接收機(jī)本振源。其結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示,它包括32.768MHz的高精度恒溫晶振、低噪聲X5倍頻器和低噪聲X2倍頻器、DDS模塊、跟蹤調(diào)諧放大器與幅度均衡電路、緩沖和控制器。高精度恒溫晶振緩沖放大后輸出的32.768MHz的頻率信號，經(jīng)過10倍頻倍至327.68MHz后作為參考時鐘接送DDS。在控制器控制下DDS模塊產(chǎn)生43 71.4MHz的本振信號，信號經(jīng)過跟蹤選頻與幅度均衡電路，濾除帶內(nèi)雜散并平滑幅值后作為短波接收機(jī)本振信號輸出。所述X5和X2兩級倍頻器的結(jié)構(gòu)如圖2所示，恒溫晶振經(jīng)緩沖器后輸出的32.768MHz的頻率信號由低噪聲場效應(yīng)管組成X5倍頻和X2兩級倍頻電路，倍頻至327.68MHz的信號經(jīng)緩沖后作為DDS的輸入時鐘，替換原專用DDS芯片自帶的鎖相倍頻電路。所述X5和X2兩級倍頻器的工作原理是:參考時鐘源選用高精度恒溫晶振，如果對頻率穩(wěn)定度指標(biāo)要求不高，也可以選用溫補(bǔ)晶振。參考時鐘源的輸出信號首先輸入到由低噪聲場效應(yīng)管構(gòu)成的X5倍頻器進(jìn)行五倍頻，選用場效應(yīng)管是因其具有極低的噪聲系數(shù)，輸入阻抗高且易匹配。倍頻選用雙調(diào)諧回路選頻，并增加一級場效應(yīng)管對倍頻信號進(jìn)行選頻放大后得到163.84MHz的信號。用同樣的方法由X2倍頻器實現(xiàn)二倍頻。也由場效應(yīng)管對327.68MHz的倍頻信號進(jìn)行選頻放大，再經(jīng)緩沖放大后作為獨(dú)立參考時鐘源送DDS。所述DDS模塊可以選用AD99xx系列專用集成DDS芯片，也可以由FPGA器件編程實現(xiàn)。因倍頻器的輸出信號作其為時鐘，需軟件編程旁路DDS芯片內(nèi)部的PLL電路，控制器視頻率切換的時間要求可選用單片機(jī)或ARM，控制器將頻率控制字?jǐn)?shù)據(jù)串行加載至DDS內(nèi)部寄存器得到所需頻率輸出。DDS內(nèi)部集成高速DA，具有差分信號輸出端。通過傳輸變壓器將差分信號轉(zhuǎn)換為單端信號。傳輸變壓器的特征阻抗為50歐姆，故下級的低通濾波器的輸入阻抗也應(yīng)設(shè)計為匹配阻抗50歐姆。所述跟蹤調(diào)諧放大器與幅度均衡電路的結(jié)構(gòu)如圖3所示，由低通濾波器、跟蹤選頻與幅度均衡放大器、緩沖放大器組成。DDS輸出信號經(jīng)低通濾波器后，送跟蹤選頻與幅度均衡放大器，再由緩沖放大器緩沖后送第一混頻器。所述跟蹤選頻與幅度均衡放大器由雙柵場效應(yīng)管組成，輸出調(diào)諧回路的跟蹤選頻作用濾除DDS輸出中的帶外雜散頻率信號，調(diào)諧回路由變?nèi)荻O管與電感組成。采用4個變?nèi)荻O管的串并聯(lián)結(jié)構(gòu)以滿足43 71.4MHz頻率復(fù)蓋范圍的要求。變?nèi)莨艿目刂齐妷河煽刂破鲀?nèi)部的DA提供，控制器將輸入工作頻率命令作為只讀控制器內(nèi)部存儲器的地址，存儲器存儲的數(shù)據(jù)與跟蹤電調(diào)諧電壓一一對應(yīng)，使電調(diào)諧跟蹤濾波器始終處于最佳調(diào)諧狀態(tài)。為了使本振源輸出本振信號穩(wěn)定，設(shè)計了幅度控制電路，利用雙柵場效應(yīng)管第二柵極的增益控制作用實現(xiàn)幅度均衡功能，通過改變雙柵場效應(yīng)管的第二柵極與源級間的電壓來改變放大倍數(shù)，控制器將輸入工作頻率控制字作為只讀存儲器的地址，對應(yīng)地址存儲的數(shù)據(jù)與幅度均衡控制電壓對應(yīng)，可有效均衡放大器的幅頻特性。
本實用新型采用內(nèi)部各模塊單獨(dú)供電的設(shè)計方法，DDS模塊、控制器、放大器、倍頻器等都使用獨(dú)立的穩(wěn)壓芯片隔離供電。同時在PCB布局上隔離各模塊，將數(shù)字地與模擬地分開，將模塊內(nèi)部的相互干擾降到最低。本實用新型提供的提高短波接收機(jī)倒易混頻指標(biāo)的DDS本振源，其工作過程是:高精度恒溫晶振輸出的32.768MHz頻率信號經(jīng)緩沖放大后，由低噪聲X5倍頻器和X2倍頻器兩級倍頻至327.68MHz，將其替換專用DDS芯片內(nèi)部的鎖相倍頻電路，作為DDS電路的高穩(wěn)時鐘源，杜絕了芯片內(nèi)部的鎖相倍頻電路附加相位噪聲的不良影響，以提高短波接收機(jī)本振源的頻率穩(wěn)定度。同時，DDS的輸出采用跟蹤調(diào)諧電路，濾除DDS輸出中的帶外雜散頻率分量。通過幅度均衡電路改善放大器的幅頻特性，使輸出本振信號的幅度得到平滑。跟蹤調(diào)諧與幅度均衡電路受控制器控制，使其在本振輸出頻率范圍內(nèi)始終處于最佳狀態(tài)。
權(quán)利要求1.一種提高短波接收機(jī)倒易混頻指標(biāo)的DDS本振源，其特征是主要由高精度恒溫晶振、低噪聲倍頻器、DDS模塊、跟蹤調(diào)諧放大器與幅度均衡電路、緩沖和控制器組成，高精度恒溫晶振32.768MHz的信號經(jīng)緩沖放大后接低噪聲倍頻器，經(jīng)過10倍頻后作為參考時鐘接送DDS模塊，在控制器控制下DDS模塊產(chǎn)生本振信號，信號經(jīng)過跟蹤調(diào)諧放大器與幅度均衡電路，濾除帶內(nèi)雜散并平滑幅值后作為短波接收機(jī)本振信號輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高短波接收機(jī)倒易混頻指標(biāo)的DDS本振源，其特征在于所述低噪聲倍頻器采用低噪聲場效應(yīng)管組成的X5和X2兩級倍頻電路，倍頻至327.68MHz的信號作為DDS的輸入時鐘，替換原專用DDS芯片自帶的鎖相倍頻電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高短波接收機(jī)倒易混頻指標(biāo)的DDS本振源，其特征在于所述的DDS模塊輸出經(jīng)過跟蹤調(diào)諧電路濾除DDS輸出中的帶外雜散頻率信號，控制器將輸入工作頻率控制字作為只讀存儲器的地址，對應(yīng)地址存儲的數(shù)據(jù)與跟蹤電調(diào)諧電壓對應(yīng)，使電調(diào)諧跟蹤濾波器始終處于最佳調(diào)諧狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高短波接收機(jī)倒易混頻指標(biāo)的DDS本振源，其特征在于所述幅度均衡電路，控制器將輸入工作頻率控制字作為只讀存儲器的地址，對應(yīng)地址存儲的數(shù)據(jù)與幅度均衡控制電壓對·應(yīng)。
專利摘要本實用新型公開了一種提高短波接收機(jī)倒易混頻指標(biāo)的DDS本振源，其主要由高精度恒溫晶振、低噪聲倍頻器、DDS模塊、跟蹤調(diào)諧放大器與幅度均衡電路、緩沖和控制器組成，高精度恒溫晶振輸出的32.768MHz信號經(jīng)緩沖放大后接低噪聲倍頻器，經(jīng)過10倍頻后作為參考時鐘接送DDS模塊，在控制器控制下DDS模塊產(chǎn)生本振信號，信號經(jīng)過跟蹤調(diào)諧放大器與幅度均衡電路，濾除帶內(nèi)雜散并平滑幅值后作為短波接收機(jī)本振信號輸出。本實用新型采用時鐘源直接倍頻和跟蹤選頻與幅度均衡的方式，大大提高了短波接收機(jī)倒易混頻指標(biāo)指標(biāo)，實測數(shù)據(jù)滿足了短波接收機(jī)倒易混頻技術(shù)指標(biāo)的要求。
文檔編號H03L7/16GK203135850SQ20132006678
公開日2013年8月14日 申請日期2013年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月6日
發(fā)明者陳永泰, 孫長景, 李斌, 陳衍, 唐靜, 程龍, 臧濱, 余雙, 彭俊杰, 劉潘勝 申請人:武漢理工大學(xué)