一种小步进低相噪宽带直接合成频率源的制作方法

本发明涉及合成频率源，具体为一种小步进低相噪宽带直接合成频率源。

背景技术：

1、在现代电子对抗、跳频雷达以及高速无线通信系统等应用场景中，频率合成源作为核心部件，其跳频速度、频谱纯度以及相噪性能直接决定了整个系统的抗干扰能力与目标检测精度。随着微波对抗环境的日益复杂，系统要求频率源在覆盖超宽频段的同时，必须具备微秒级的极速跳频能力与极低的相位噪声。现有的频率合成方案主要分为锁相环频率合成与直接频率合成。采用锁相环结构的频率源虽然能够获得较好的杂散抑制能力，但受限于锁相环路带宽与窄带积分滤波器的建立时间，其频率切换响应通常在毫秒量级，无法满足现代微波系统微秒级极速敏捷跳频的需求，而且在超宽带范围内进行多级倍频、分频与混频的过程中，半导体器件的非线性特性能不可避免地引入大量高阶交调杂散，特别是靠近通带边缘的交调杂散也难以被滤除，只能被迫采用结构更加复杂的滤波元件，不仅大幅增加了系统的体积，也大大增加了制造成本。

2、在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种小步进低相噪宽带直接合成频率源，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种小步进低相噪宽带直接合成频率源，具体包括：

4、频率分解模块，所述频率分解模块用于对接收到的目标频率输入至预设的离散模型中进行分解，得到若干组由分频电路的分频系数和dds电路的信号频率构成的候选解集合；

5、杂散寻优模块，所述杂散寻优模块用于依次计算候选解集合中各个候选解所对应的频偏距离，并以频偏距离最大化原则进行寻优以得到最优参数组合；

6、频率合成模块，所述频率合成模块包括晶振单元、梳谱倍频电路、混频器组、分频电路组、dds电路、滤波放大电路组，用于在无锁相环条件下，将最优参数组合作为参考进行多级分频和多级混频，以生成符合目标频率的输出信号。

7、优选的，所述混频器组包括第一混频器、第二混频器、第三混频器，所述分频电路组包括第一分频电路、第二分频电路、第三分频电路，所述滤波放大电路组包括第一滤波放大电路、第二滤波放大电路、第三滤波放大电路。

8、优选的，所述频率合成模块的工作逻辑为：

9、晶振单元生成低频的参考信号，参考信号经梳谱倍频电路放大后得到高频的点频信号，并将点频信号分为四路，依次标定为第一到第四点频信号；

10、第一点频信号经第一分频电路分频后得到用于dds电路的参考射频频标信号，dds电路基于参考射频频标信号生成小步进跳频中频信号；

11、第二点频信号经第二分频电路分频后得到大步进跳频频标信号，并将大步进跳频频标信号与第四点频信号经由第一混频器和第一滤波放大电路共同作用后，生成大步进射频频标信号；

12、第三点频信号经第三分频电路分频后得到大步进跳频中频信号，并将大步进跳频中频信号与小步进跳频中频信号经由第二混频器和第二滤波放大电路共同作用后，生成宽带中频信号；

13、将大步进射频频标信号与宽带中频信号经由第三混频器和第三滤波放大电路共同作用后，生成最终的输出信号。

14、优选的，所述第一分频电路的分频系数为预设的定值，第二分频电路、第三分频电路的分频系数从预设的系数集合中择一得到，且所述系数集合由若干组定值构成；

15、所述大步进射频频标信号为第四点频信号与大步进跳频频标信号之间的差频信号，所述宽带中频信号为大步进跳频中频信号与小步进跳频中频信号之间的和频信号，所述输出信号为大步进射频频标信号与宽带中频信号之间的和频信号；

16、所述离散模型通过对频率合成模块的工作逻辑反向建模得到，且所述候选解集合中的每一个候选解均包括由第二分频电路、第三分频电路的分频系数以及小步进跳频中频信号的信号频率共同构成的组合。

17、优选的，所述杂散寻优模块的工作原理为：

18、对每一个候选解，计算在该候选解下的大步进射频频标信号和宽带中频信号，以得到输出信号输出时的三阶交调杂散频率；

19、计算三阶交调杂散频率与第三滤波放大电路的截止频率之间的绝对差值，以得到该候选解对应的频偏距离；

20、遍历候选解集合中的每一个候选解，并将其中频偏距离最大的候选解定义为最优参数组合。

21、优选的，所述三阶交调杂散频率为两倍大步进射频频标信号的信号频率与宽带中频信号的信号频率之间的绝对差值。

22、优选的，所述频率合成模块中还包括时序控制模块，所述时序控制模块用于对合成频率源整体进行时序控制。

23、优选的，所述时序控制模块采用三段式控制方法，具体工作逻辑为：

24、在第一时序阶段，对第一滤波放大电路、第二滤波放大电路、第三滤波放大电路发送选通控制信号，建立滤波通道；

25、在第二时序阶段，将最优参数中的两组分频系数转换为对应的系数控制信号后再分别发送至第二分频电路、第三分频电路；

26、在第三时序阶段，将最优参数中小步进跳频中频信号的信号频率转换为频率控制信号后发送至dds电路。

27、优选的，所述频率合成模块中还包括第一功分电路、第二功分电路，所述第一功分电路用于晶振单元生成的参考信号分为两路，一路进入梳谱倍频电路放大，另一路进入时序控制模块作为时钟基准；所述第二功分电路用于将点频信号分为四路。

28、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

29、本发明通过将目标频率输入预设的离散模型中进行分解，得到由分频系数与信号频率构成的候选解集合，并计算三阶交调杂散频率与滤波放大电路截止频率之间的频偏距离，进而以频偏距离最大化原则寻优得到最优参数组合，在保证实现小步进信号输出的同时，还能够减少杂散落入通带内的风险，从而显著提高全频段输出信号的频谱纯度；还通过时序控制模块采用三段式控制方法对整体时序进行调度，按照建立滤波通道、转换分频系数以及发送频率控制信号的顺序依次控制，从而确保在频率切换时能够平滑过渡，减少出现带外功率过冲和动态杂散污染的风险；最后通过晶振单元、梳谱倍频电路、混频器组、分频电路组、dds电路与滤波放大电路组的协同作用，在无锁相环条件下将最优参数组合进行多级分频和多级混频，不仅保持了高速跳频过程中的低相位噪声，还降低了对复杂滤波器件的依赖，从而大大提高合成频率源在宽带环境下的抗干扰能力和工程可靠性。

1.一种小步进低相噪宽带直接合成频率源，其特征在于，具体包括：

2.根据权利要求1所述的一种小步进低相噪宽带直接合成频率源，其特征在于：所述混频器组包括第一混频器、第二混频器、第三混频器，所述分频电路组包括第一分频电路、第二分频电路、第三分频电路，所述滤波放大电路组包括第一滤波放大电路、第二滤波放大电路、第三滤波放大电路。

3.根据权利要求2所述的一种小步进低相噪宽带直接合成频率源，其特征在于：所述频率合成模块的工作逻辑为：

4.根据权利要求3所述的一种小步进低相噪宽带直接合成频率源，其特征在于：所述第一分频电路的分频系数为预设的定值，第二分频电路、第三分频电路的分频系数从预设的系数集合中择一得到，且所述系数集合由若干组定值构成；

5.根据权利要求4所述的一种小步进低相噪宽带直接合成频率源，其特征在于：所述杂散寻优模块的工作原理为：

6.根据权利要求5所述的一种小步进低相噪宽带直接合成频率源，其特征在于：所述三阶交调杂散频率为两倍大步进射频频标信号的信号频率与宽带中频信号的信号频率之间的绝对差值。

7.根据权利要求5所述的一种小步进低相噪宽带直接合成频率源，其特征在于：所述频率合成模块中还包括时序控制模块，所述时序控制模块用于对合成频率源整体进行时序控制。

8.根据权利要求7所述的一种小步进低相噪宽带直接合成频率源，其特征在于：所述时序控制模块采用三段式控制方法，具体工作逻辑为：

9.根据权利要求7所述的一种小步进低相噪宽带直接合成频率源，其特征在于：所述频率合成模块中还包括第一功分电路、第二功分电路，所述第一功分电路用于晶振单元生成的参考信号分为两路，一路进入梳谱倍频电路放大，另一路进入时序控制模块作为时钟基准；所述第二功分电路用于将点频信号分为四路。