基于dds諧波提取技術(shù)的頻率源的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種頻率源。本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)DDS器件構(gòu)成的頻率源，輸出雜散大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的缺點(diǎn)，公開(kāi)了一種基于DDS諧波提取技術(shù)的頻率源。本實(shí)用新型的基于DDS諧波提取技術(shù)的頻率源，包括DDS頻率源，所述DDS頻率源由振蕩器、控制系統(tǒng)和DDS構(gòu)成，其特征在于，還包括諧波選頻電路、放大器、帶通濾波器和倍頻器；所述諧波選頻電路與DDS連接，提取所述DDS輸出頻率高次諧波信號(hào)并輸入放大器；所述帶通濾波器與放大器連接，對(duì)放大器輸出信號(hào)進(jìn)行濾波處理，濾除帶外干擾信號(hào)；所述倍頻器與濾波器連接，對(duì)濾波器輸出信號(hào)進(jìn)行倍頻處理，提高信號(hào)頻率。本實(shí)用新型縮短了倍頻鏈路，簡(jiǎn)化了電路結(jié)構(gòu)，降低了成本和能耗。
【專利說(shuō)明】基于DDS諧波提取技術(shù)的頻率源
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及微波頻率源，特別涉及一種基于DDS諧波提取技術(shù)的頻率源?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]在微波技術(shù)中，頻率源是ー個(gè)重要的核心部件，擔(dān)負(fù)著為系統(tǒng)提供穩(wěn)定、精確的エ作頻率的任務(wù)。在要求帶寬較寬的頻率源中，常常采用頻率合成技木。
[0003]DDS (Direct Digital Synthesizer, DDS直接數(shù)字頻率合成器,簡(jiǎn)稱頻率合成器，屬于模擬集成電路，有時(shí)也稱為DDS芯片)采用的是全數(shù)字結(jié)構(gòu)，在很多方面的性能指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出傳統(tǒng)頻率合成技木。市場(chǎng)上現(xiàn)有的直接數(shù)字頻率合成器由于芯片工作時(shí)受到外部時(shí)鐘以及內(nèi)部集成的DAC和ROM的工作速度限制，使其輸出的最高頻率受限，目前市場(chǎng)上采用CMOS、TTL等エ藝制作的DDS芯片，當(dāng)參考時(shí)鐘(頻率為《s)確定后，DDS的輸出頻率范圍ー般為0~40%?s，通常僅能合成幾十兆赫茲到幾百兆赫茲的信號(hào)。
[0004]DDS是從相位概念出發(fā)根據(jù)不同的相位給出不同的電壓幅度，即相位-正弦幅度變換，最后濾波，輸出所需頻率信號(hào)。DDS主要由相位累加器，波形存儲(chǔ)器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)構(gòu)成。在DDS工作時(shí)，相位累加器在參考時(shí)鐘頻率的控制下以預(yù)先設(shè)定好的頻率控制字作為步長(zhǎng)進(jìn)行線性累加，得到相位碼對(duì)波形存儲(chǔ)器進(jìn)行尋址輸出幅度碼，由DAC轉(zhuǎn)換為階梯波再經(jīng)低通濾波器平滑后得到相應(yīng)的合成頻率信號(hào)。現(xiàn)有利用DDS產(chǎn)生高頻信號(hào)的方法主要有兩種:ー種方法是采用DDS作為鎖相環(huán)電路的參考輸入信號(hào)，利用鎖相環(huán)電路對(duì)頻率較低的信號(hào)進(jìn)行倍頻以獲得所需的高頻信號(hào)。但此方案的電路結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜以及響應(yīng)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)。另ー種方法是對(duì)DDS器件輸出的較低頻率(MHz級(jí))的信號(hào)進(jìn)行倍頻、放大、分頻、濾波等操作以獲得高頻信號(hào)(GHz級(jí))。但此方案受到元件數(shù)量多、電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、能耗高、體積大、雜散大等缺點(diǎn)的限制。目前實(shí)際應(yīng)用中已經(jīng)有的基于DDS器件的高頻頻率合成器即是通過(guò)第二種方案，先將低頻信號(hào)倍頻到較高的頻率，選頻后再進(jìn)行倍頻、選頻直到獲得所需的高頻頻率，并將該 高頻信號(hào)放大到要求的功率后輸出。
[0005]DDS器件頻率合成方案能直接合成的信號(hào)頻率低，利用DDS器件合成的低頻信號(hào)進(jìn)行多次倍頻、混頻、濾波、放大等操作獲得高頻信號(hào)的合成方案，由于多次倍頻，需要大量倍頻器、混頻器、濾波器、放大器等而導(dǎo)致電路復(fù)雜、體積龐大、成本和功耗過(guò)高，同時(shí)多次倍頻，混頻、分頻等環(huán)節(jié)會(huì)引入大量的雜散，使得DDS雜散抑制差的缺點(diǎn)更加突出，加重了輸出雜散，其結(jié)果是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、雜散大且很難采用濾波器進(jìn)行濾除，并大大削弱了 DDS頻率步進(jìn)分辨率高的優(yōu)勢(shì)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題，就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)DDS器件構(gòu)成的頻率源，合成頻率輸出雜散大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的缺點(diǎn)，提供一種基于DDS諧波提取技術(shù)的頻率源，降低雜散、簡(jiǎn)化電路結(jié)構(gòu)。
[0007]本實(shí)用新型解決所述 技術(shù)問(wèn)題，采用的技術(shù)方案是，基于DDS諧波提取技術(shù)的頻率源，包括DDS頻率源，所述DDS頻率源由振蕩器、控制系統(tǒng)和DDS構(gòu)成，其特征在于，還包括諧波選頻電路、放大器、帶通濾波器和倍頻器；所述諧波選頻電路與DDS連接，提取所述DDS輸出頻率高次諧波信號(hào)并輸入放大器；所述帶通濾波器與放大器連接，對(duì)放大器輸出信號(hào)進(jìn)行濾波處理，濾除帶外干擾信號(hào)；所述倍頻器與濾波器連接，對(duì)濾波器輸出信號(hào)進(jìn)行倍頻處理，提高信號(hào)頻率。
[0008]實(shí)際實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，DDS芯片輸出的頻譜包含合成的信號(hào)頻率與該信號(hào)的諧波
頻率Om，且二者的關(guān)系式為com=n.cos± COros, n=0, ±1，±2......( ω5為參考頻率)，因
此可以直接利用DDS合成信號(hào)的諧波來(lái)獲取較高頻率的信號(hào)。本實(shí)用新型的技術(shù)方案，在DDS芯片后加上一個(gè)諧波選頻電路，將所需的諧波頻率篩選出來(lái)，然后將其放大到所需的功率(倍頻器所需的功率)，通過(guò)簡(jiǎn)單的一次倍頻就可以獲得所需頻率信號(hào)。
[0009]具體的，所述諧波選頻電路為聲表面濾波器。
[0010]具體的，所述帶通濾波器為聲表面濾波器。
[0011]諧波選頻電路的功能就是相當(dāng)于一只帶通濾波器。由于聲表面波濾波器具有工作頻率高、通頻帶寬、選頻特性好、體積小和重量輕等特點(diǎn)，并且可采用與集成電路相同的生產(chǎn)工藝，制造簡(jiǎn)單，成本低，頻率特性的一致性好，非常適合用于本實(shí)用新型的諧波選頻電路和帶通濾波器。
[0012]進(jìn)一步的，所述諧波選頻電路工作在L波段，所述帶通濾波器和倍頻器之間連接有功率分配器，所述功率分配器將帶通濾波器輸出信號(hào)分為兩路，一路通過(guò)4倍頻器輸出C波段信號(hào)，一路通過(guò)8倍頻器輸出X波段信號(hào)。
[0013]諧波選頻電路工作在L波段，即選擇通頻帶中心頻率約1.5GHz的帶通濾波器，可以直接從DDS輸出的高次諧波中提取I?2GHz的諧波頻率。該諧波頻率經(jīng)過(guò)放大器放大和帶通濾波器濾除帶外干擾，然后通過(guò)功率分配器將帶通濾波器輸出信號(hào)分為兩路，一路通過(guò)4倍頻器可以輸出4?8GHz的C波段信號(hào)，一路通過(guò)8倍頻器可以輸出8?12.5GHz的X波段信號(hào)。
[0014]更進(jìn)一步的，所述4倍頻器輸出端連接有介質(zhì)濾波器，所述8倍頻器輸出端連接有腔體濾波器。
[0015]為了提高輸出頻率信號(hào)的信噪比，本實(shí)用新型在4倍頻器輸出端連接有介質(zhì)濾波器；8倍頻器輸出端連接有腔體濾波器。介質(zhì)濾波器利用介質(zhì)陶瓷材料的低損耗、高介電常數(shù)、頻率溫度系數(shù)和熱膨脹系數(shù)小、可承受高功率等特點(diǎn)設(shè)計(jì)制作的，其特點(diǎn)是插入損耗小、耐功率性好、帶寬窄，特別適合C波段信號(hào)的濾波。腔體濾波器由金屬整體切割而成，結(jié)構(gòu)牢固、頻率覆蓋范圍寬一致性好、體積小、可靠性高、全溫范圍內(nèi)性能穩(wěn)定可靠，非常適合8?12.5GHz的X波段信號(hào)的濾波。
[0016]本實(shí)用新型的有益效果是，克服了 DDS器件輸出信號(hào)頻率低的缺點(diǎn)，大大提高了DDS器件合成頻率上限，大大縮短了倍頻鏈路，減少了濾波、放大器件的使用，簡(jiǎn)化了電路結(jié)構(gòu)，縮小了體積，降低了成本和能耗，提高了頻率步進(jìn)分辨率，并大大縮短了電路的設(shè)計(jì)和調(diào)試周期，拓展了 DDS器件的應(yīng)用范圍。本實(shí)用新型可通過(guò)改變頻率控制接口的程序控制DDS器件在一定范圍內(nèi)合成任意高頻的信號(hào)，從而使本實(shí)用新型發(fā)明設(shè)計(jì)可以廣泛地應(yīng)用于雷達(dá)，微波儀器等設(shè)備。
[0017]下面結(jié)合附圖及【具體實(shí)施方式】，詳細(xì)描述本實(shí)用新型的技術(shù)方案?！緦＠綀D】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是本實(shí)用新型電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2是實(shí)施例電路結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]本實(shí)用新型基于DDS諧波提取技術(shù)的頻率源，結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括DDS頻率源、諧波選頻電路、放大器、帶通濾波器和倍頻器。圖1中，DDS頻率源由振蕩器、控制系統(tǒng)和DDS芯片構(gòu)成。DDS芯片輸出的頻譜除了合成的信號(hào)頻率《外，還包含該信號(hào)的諧波頻
率Wni，且《m=n* ?S±?DDS, n=0, ±1，±2......為諧波次數(shù)，《5為參考頻率。本實(shí)用新
型利用諧波選頻電路與DDS連接，提取DDS輸出的高次諧波信號(hào)(高頻信號(hào))，并將該高頻信號(hào)輸入放大器進(jìn)行功率放大。放大器輸出的信號(hào)通過(guò)連接的帶通濾波器進(jìn)行濾波處理，濾除帶外干擾信號(hào)。帶通濾波器輸出輸出信號(hào)被送入倍頻器，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的ー級(jí)倍頻處理，就可以得到需要的倍頻信號(hào)。
[0021]實(shí)施例
[0022]本例基于DDS諧波提取技術(shù)的頻率源，結(jié)構(gòu)如圖2所示。該頻率源包括:振蕩器、控制系統(tǒng)和DDS芯片構(gòu)成的DDS頻率源；作為諧波選頻電路的聲表面濾波器；放大器；作為帶通濾波器的聲表面濾波器以及功率分配器連接的兩條倍頻支路。本例中，作為諧波選頻電路的聲表面濾波器工作在L波段，可以直接從DDS輸出的高次諧波中提取I~2GHz頻率的L波段信號(hào)。該L波段信號(hào)經(jīng)過(guò)放大器放大到需要的功率，以滿足后續(xù)電路處理的要求。如圖2所示，本例放大器 輸出的L波段信號(hào)，通過(guò)另ー個(gè)聲表面濾波器濾波后，由功率分配器將信號(hào)分為兩條支路，一路通過(guò)4倍頻器輸出4~8GHz的C波段信號(hào)，一路通過(guò)8倍頻器輸出8~12.5GHz的X波段信號(hào)。這樣，本例頻率源可以可以輸出兩路信號(hào)，為不同的系統(tǒng)提供基準(zhǔn)頻率信號(hào)。
[0023]為了提高輸出頻率信號(hào)的信噪比，本例中，在4倍頻器輸出端連接有介質(zhì)濾波器，對(duì)C波段信號(hào)進(jìn)行濾波處理，得到更純凈的頻率信號(hào)。同樣的，在8倍頻器輸出端連接有腔體濾波器，對(duì)X波段信號(hào)進(jìn)行濾波處理。
【權(quán)利要求】
1.基于DDS諧波提取技術(shù)的頻率源，包括DDS頻率源，所述DDS頻率源由振蕩器、控制系統(tǒng)和DDS構(gòu)成，其特征在于，還包括諧波選頻電路、放大器、帶通濾波器和倍頻器；所述諧波選頻電路與DDS連接，提取所述DDS輸出頻率高次諧波信號(hào)并輸入放大器；所述帶通濾波器與放大器連接，對(duì)放大器輸出信號(hào)進(jìn)行濾波處理，濾除帶外干擾信號(hào)；所述倍頻器與濾波器連接，對(duì)濾波器輸出信號(hào)進(jìn)行倍頻處理，提高信號(hào)頻率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于DDS諧波提取技術(shù)的頻率源，其特征在于，所述諧波選頻電路為聲表面濾波器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于DDS諧波提取技術(shù)的頻率源，其特征在于，所述帶通濾波器為聲表面濾波器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1?3任意一項(xiàng)所述的基于DDS諧波提取技術(shù)的頻率源，其特征在于，所述諧波選頻電路工作在L波段，所述帶通濾波器和倍頻器之間連接有功率分配器，所述功率分配器將帶通濾波器輸出信號(hào)分為兩路，一路通過(guò)4倍頻器輸出C波段信號(hào)，一路通過(guò)8倍頻器輸出X波段信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于DDS諧波提取技術(shù)的頻率源，其特征在于，所述4倍頻器輸出端連接有介質(zhì)濾波器，所述8倍頻器輸出端連接有腔體濾波器。
【文檔編號(hào)】H03L7/16GK203399086SQ201320475603
【公開(kāi)日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2013年8月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月6日
【發(fā)明者】文繼國(guó) 申請(qǐng)人:成都信息工程學(xué)院