基于光電振蕩器的高分辨率鎖相電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于信號源領(lǐng)域，涉及一種基于光電振蕩器的高分辨率鎖相電路。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代雷達(dá)和無線電通信技術(shù)等的發(fā)展，各種電子設(shè)備對其內(nèi)部應(yīng)用或系統(tǒng)測試使用的頻率合成器不斷提出更高的要求，其中重要的一點(diǎn)就是要有極高的頻率分辨率和優(yōu)良的相位噪聲。如用于計(jì)量定標(biāo)的高性能合成信號發(fā)生器通常就要求其頻率合成器的輸出頻率分辨率達(dá)到赫茲量級甚至更高。為滿足系統(tǒng)對高頻率分辨率低噪聲的要求，光電振蕩器(OEO)是采用新型光電混合手段產(chǎn)生高性能微波振蕩源的一種器件，它采用光纖作為儲能元件，將連續(xù)的光信號通過電光調(diào)制器調(diào)制后變?yōu)轭l譜純度高、頻率在幾百M(fèi)Hz到10GHz范圍內(nèi)的微波信號。光電技術(shù)的結(jié)合為信號發(fā)生提供了一種新的技術(shù)途徑，它可在微波頻段產(chǎn)生高純信號，然而也存在明顯的缺點(diǎn)，諸如近載波頻譜純度差、頻率穩(wěn)定度也不尚O
[0003]由于玻璃通信光纖的溫度敏感度很高，隨著溫度的變化光纖的延時(shí)量也會隨之變化，使得振蕩信號的頻率會發(fā)生漂移，不僅如此，其它外部干擾均會破壞其長期穩(wěn)定性，導(dǎo)致光電振蕩器的長期穩(wěn)定性低?，F(xiàn)階段國內(nèi)外普遍采用恒溫控制與減震的方式來控制OEO的長期穩(wěn)定性，該種方式結(jié)構(gòu)繁雜且耗能較大。針對光電振蕩器頻率穩(wěn)定度不高和雜散大的缺點(diǎn)，現(xiàn)有的技術(shù)方案如圖1所示:目前采用注入鎖定方式:采用一個穩(wěn)定的微波信號注入長光纖環(huán)0E0，控制注入信號頻率，讓其與長光纖環(huán)OEO單獨(dú)振蕩時(shí)的某個模式對應(yīng)頻率一致，能夠讓長光纖環(huán)OEO的該個模式信號在“模式競爭”中取得優(yōu)勢，進(jìn)而抑制其他模式，最終實(shí)現(xiàn)單模輸出。國內(nèi)外很多研究機(jī)構(gòu)都在探索將鎖相環(huán)技術(shù)引入到微波光子學(xué)領(lǐng)域，把光電振蕩器的頻率鎖定在某一高純的中頻參考頻率上，然而要與中頻參考頻率進(jìn)行鑒相，就需要首相將OEO的頻率降頻到兆級的參考頻率范圍，如果采用分頻技術(shù)，分頻器的噪聲和鎖相環(huán)的倍頻效應(yīng)會很大程度上惡化OEO的相位噪聲。然而，現(xiàn)有技術(shù)獲得的頻譜純度有限，并且只能輸出單一頻率，無法實(shí)現(xiàn)在一段頻率范圍內(nèi)高分辨率的輸出低噪聲高純度的信號。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種基于光電振蕩器的高分辨率鎖相電路，通過將光電振蕩器的低噪聲特性與鎖相環(huán)的相位鎖定功能相結(jié)合，既實(shí)現(xiàn)了頻率高穩(wěn)定高純的輸出，同時(shí)又獲得了極高的頻率分辨力。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]基于光電振蕩器的高分辨率鎖相環(huán)路，包括:
[0007]光電振蕩器，被配置為用于輸出信號；
[0008]混頻器，被配置為用于將所述輸出信號與高純本振信號進(jìn)行混頻并產(chǎn)生中頻信號;
[0009]直接數(shù)字式頻率合成器，被配置為用于與所述中頻信號進(jìn)行鑒相，直接數(shù)字式頻率合成器的輸出為直接數(shù)字式頻率合成器與中頻信號的相位差的紋波電壓；
[0010]環(huán)路濾波器，被配置為用于從所述紋波電壓中提取直流電壓；
[0011]光電振蕩器驅(qū)動模塊，被配置為用于接收所述直流電壓并產(chǎn)生可調(diào)諧光電振蕩器的控制偏置電壓，通過所述控制偏置電壓控制光電振蕩器的輸出。
[0012]進(jìn)一步，所述鎖相環(huán)路還包括:
[0013]低通濾波器，被配置為用于在所述中頻信號進(jìn)入直接數(shù)字式頻率合成器之前對所述中頻信號進(jìn)行低通濾波。
[0014]進(jìn)一步，所述環(huán)路濾波器采用有源積分濾波器。
[0015]進(jìn)一步，所述高純本振信號由所述鎖相環(huán)路產(chǎn)生。
[0016]本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0017]本發(fā)明將光電振蕩器的低噪聲特性與鎖相環(huán)的相位鎖定功能相結(jié)合，將光電振蕩器的輸出鎖定在直接數(shù)字式頻率合成器的輸入上，克服了光電振蕩器頻率穩(wěn)定性不好的缺陷，既實(shí)現(xiàn)了寬帶頻率高純高穩(wěn)定的輸出，同時(shí)又獲得了極高的頻率分辨力。
【附圖說明】
[0018]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中采用注入鎖定的方式控制光電振蕩器頻率穩(wěn)定的電路結(jié)構(gòu)框圖；
[0019]圖2為本發(fā)明中基于光電振蕩器的高分辨率鎖相電路的結(jié)構(gòu)框圖；
[0020]其中，1-光電振蕩器，2-混頻器，3-直接數(shù)字式頻率合成器，4-環(huán)路濾波器，5-光電振蕩器驅(qū)動模塊，6-低通濾波器。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖以及【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明:
[0022]結(jié)合圖2所示，基于光電振蕩器的高分辨率鎖相環(huán)路，包括:
[0023]光電振蕩器(OEO) 1，被配置為用于輸出信號；
[0024]混頻器2，被配置為用于將所述輸出信號與高純本振信號進(jìn)行混頻并產(chǎn)生中頻信號;
[0025]直接數(shù)字式頻率合成器(DDS) 3，被配置為用于與所述中頻信號進(jìn)行鑒相，直接數(shù)字式頻率合成器3的輸出為直接數(shù)字式頻率合成器與中頻信號的相位差的紋波電壓；
[0026]環(huán)路濾波器4，被配置為用于從所述紋波電壓中提取直流電壓；
[0027]光電振蕩器(OEO)驅(qū)動模塊5，被配置為用于接收所述直流電壓并產(chǎn)生可調(diào)諧光電振蕩器的控制偏置電壓，通過所述控制偏置電壓控制光電振蕩器I的輸出。
[0028]此外，上述鎖相環(huán)路還包括低通濾波器6，被配置為用于在所述中頻信號進(jìn)入直接數(shù)字式頻率合成器3之前對所述中頻信號進(jìn)行低通濾波。
[0029]本發(fā)明采用基波混頻的方式，能夠在不惡化輸出相位噪聲的條件下將輸出高頻降到中頻后與直接數(shù)字式頻率合成器3進(jìn)行鎖相，進(jìn)而將穩(wěn)定性不好但相位噪聲特性極好的輸出鎖定在高分辨率的DDS上，從而同時(shí)實(shí)現(xiàn)高分辨率高穩(wěn)定的光電振蕩器輸出。
[0030]本發(fā)明中直接數(shù)字式頻率合成器3的輸出范圍為5?500MHz，頻率分辨率為0.001Hz,由于采用混頻反饋的方式，因此，鎖相環(huán)路最終輸出頻率分辨率也為0.0OlHZo
[0031]本發(fā)明中環(huán)路濾波器4采用有源積分濾波器。
[0032]本發(fā)明中高純本振信號也由鎖相環(huán)路產(chǎn)生，步進(jìn)頻率為100MHz。
[0033]當(dāng)然，以上說明僅僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，本發(fā)明并不限于列舉上述實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)說明的是，任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本說明書的教導(dǎo)下，所做出的所有等同替代、明顯變形形式，均落在本說明書的實(shí)質(zhì)范圍之內(nèi)，理應(yīng)受到本發(fā)明的保護(hù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于光電振蕩器的高分辨率鎖相環(huán)路，其特征在于，所述鎖相環(huán)路包括: 光電振蕩器，被配置為用于輸出信號； 混頻器，被配置為用于將所述輸出信號與高純本振信號進(jìn)行混頻并產(chǎn)生中頻信號； 直接數(shù)字式頻率合成器，被配置為用于與所述中頻信號進(jìn)行鑒相，直接數(shù)字式頻率合成器的輸出為直接數(shù)字式頻率合成器與中頻信號的相位差的紋波電壓； 環(huán)路濾波器，被配置為用于從所述紋波電壓中提取直流電壓； 光電振蕩器驅(qū)動模塊，被配置為用于接收所述直流電壓并產(chǎn)生可調(diào)諧光電振蕩器的控制偏置電壓，通過所述控制偏置電壓控制光電振蕩器的輸出。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光電振蕩器的高分辨率鎖相環(huán)路，其特征在于，所述鎖相環(huán)路還包括: 低通濾波器，被配置為用于在所述中頻信號進(jìn)入直接數(shù)字式頻率合成器之前對所述中頻信號進(jìn)行低通濾波。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光電振蕩器的高分辨率鎖相環(huán)路，其特征在于，所述環(huán)路濾波器采用有源積分濾波器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光電振蕩器的高分辨率鎖相環(huán)路，其特征在于，所述高純本振信號由所述鎖相環(huán)路產(chǎn)生。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于光電振蕩器的高分辨率鎖相環(huán)路。所述鎖相環(huán)路包括：光電振蕩器，被配置為用于輸出信號；混頻器，被配置為用于將所述輸出信號與高純本振信號進(jìn)行混頻并產(chǎn)生中頻信號；直接數(shù)字式頻率合成器，被配置為用于與所述中頻信號進(jìn)行鑒相，直接數(shù)字式頻率合成器的輸出為直接數(shù)字式頻率合成器與中頻信號的相位差的紋波電壓；環(huán)路濾波器，被配置為用于從所述紋波電壓中提取直流電壓；光電振蕩器驅(qū)動模塊，被配置為用于接收所述直流電壓并產(chǎn)生可調(diào)諧光電振蕩器的控制偏置電壓，通過所述控制偏置電壓控制光電振蕩器的輸出。本發(fā)明既實(shí)現(xiàn)了寬帶頻率高純高穩(wěn)定輸出，又獲得了極高的頻率分辨力。
【IPC分類】H03L7/16
【公開號】CN105049037
【申請?zhí)枴緾N201510395377
【發(fā)明人】周帥, 樊曉騰, 劉亮, 何攀峰, 范吉偉
【申請人】中國電子科技集團(tuán)公司第四十一研究所
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年7月8日