一种扫频信号产生电路的制作方法

xiaoxiao2020-9-10  2

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一种扫频信号产生电路的制作方法
【专利摘要】公开了一种扫频信号产生电路。该电路包括:基准频率源,产生基准频率信号;第一频率合成电路,工作在第一频段上,输入端耦接到基准频率源,基于基准频率信号产生第一频段内的扫频信号,第二频率合成电路,工作在与第一频段不同的第二频段上,输入端耦接到基准频率源,基于基准频率信号产生第二频段内的扫频信号;多级开关,耦接到第一和第二频率合成电路的输出端;以及控制电路,耦接到并控制第一和第二频率合成电路以及多级开关,在多级开关的输出端交替输出第一频段内的扫频信号和第二频段内的扫频信号。利用上述方案,在提高了扫频速度、拓宽了扫频范围同时又保证了高扫频信号的输出频谱纯度(低的输出噪声)。
【专利说明】一种扫频信号产生电路
【技术领域】
[0001]本申请的实施例涉及微波技术,具体涉及一种产生超宽带、高频谱输出纯度的快速扫频信号的电路。
【背景技术】
[0002]在广播与通讯系统中经常用到扫频信号。扫频信号的产生通常利用点频参考源、压控振荡器、鉴相器、以及滤波反馈环路构成的锁相环技术来产生,这四部分组合起来被叫做频率合成器(PLL)。PLL的扫频宽度受到压控振荡器的工作频率范围的限制,而扫频信号的噪声又与扫频时间相关-噪声小需要较长的锁定时间,要达到快速扫频输出信号的噪声又较大。
[0003]宽频带扫频、快速扫频、高的频谱输出纯度(低输出噪声)这三个指标特征是毫米波成像系统对扫频信号的要求。目前使用的扫频信号多为单一频率合成器电路构成,也有为提高扫频速度采用2个频率范围相同的频率合成器构成的应用。以往的这种组合式的扫频方法仅能提高扫频速度,而不能同时兼顾拓宽扫频范围与提高扫频信号频谱纯度(降低噪声方面),不能同时实现快速扫频、宽的扫频范围同时又保证高的输出信号的频谱纯度(低的输出噪声)。
实用新型内容
[0004]考虑到现有技术中的问题,提出了一种产生扫频信号的电路,能够同时实现快速扫频、宽的扫频范围同时又保证高的输出信号的频谱纯度。
[0005]在本申请的一个方面,提出了一种扫频信号产生电路,包括:基准频率源,产生基准频率信号;第一频率合成电路,工作在第一频段上,并且输入端耦接到所述基准频率源输出端,基于所述基准频率信号在输出端产生所述第一频段内的扫频信号,第二频率合成电路,工作在与所述第一频段不同的第二频段上,并且输入端耦接到所述基准频率源的输出端,基于所述基准频率信号在输出端产生所述第二频段内的扫频信号;多级开关,输入端耦接到所述第一频率合成电路的输出端和所述第二频合成电路的输出端;以及控制电路,耦接到并控制所述第一频率合成电路、所述第二频率合成电路和所述多级开关,在所述多级开关的输出端交替输出所述第一频段内的扫频信号和所述第二频段内的扫频信号。
[0006]根据一些实施例,所述第一频率合成电路和所述第二频率合成电路的每一个都是基于锁相环技术形成的。
[0007]根据一些实施例,当所述第一频率合成电路稳定输出第一频段内的第一扫频信号时,所述第二频率合成电路为输出第二频段内的第一扫频信号做准备;当所述第二频率合成电路稳定输出第二频段内的第一扫频信号时,所述第一频率合成电路为输出第一频段内的第二扫频信号做准备。
[0008]根据一些实施例,所述第一频段和所述第二频段都在毫米波范围内。
[0009]根据一些实施例,所述多级开关包括多路开关通道,每个开关通道都包括串联的三级开关单元,每个开关单元包括第一开关和第二开关,第一开关的第一端与第二开关的第一端耦接,第二开关的另一端接地。
[0010]在本申请的另一方面,提出了一种扫频信号产生电路,包括:基准频率源,产生基准频率信号;N个频率合成电路,分别工作在不同的频段上,并且输入端均耦接到所述基准频率源输出端,基于所述基准频率信号在各自的输出端产生相应频段内的扫频信号,N大于等于3;多级开关,输入端耦接到所述多个频率合成电路的输出端;以及控制电路,耦接到并控制所述多个频率合成电路和所述多级开关,在所述多级开关的输出端依次输出第一频段内第一频点的扫频信号、第二频段内第一频点的扫频信号、……、第N频段内第一频点的扫频信号、第一频段内第二频点的扫频信号、第二频段内第二频点的扫频信号、……、第N频段内第二频点的扫频信号、……。
[0011]根据一些实施例,所述N个频率合成电路每一个都是基于锁相环技术形成的。
[0012]根据一些实施例,所述各个频段都在毫米波范围内。
[0013]根据一些实施例,所述多级开关包括多路开关通道,每个开关通道都包括串联的三级开关单元,每个开关单元包括第一开关和第二开关,第一开关的第一端与第二开关的第一端耦接,第二开关的另一端接地。
[0014]利用上述的方案,在提高了扫频速度、拓宽了扫频范围的同时又保证了高扫频信号的输出频谱纯度(低的输出噪声)。
【专利附图】

【附图说明】
[0015]为了更好的理解本实用新型,将根据以下附图对本实用新型的实施例进行描述: [0016]图1示出了根据本申请实施例的产生扫频信号的电路的结构框图;
[0017]图2示出根据本申请实施例的多级开关的结构;以及
[0018]图3示出了根据本申请另一实施例的产生扫频信号的电路的结构框图。
[0019]附图没有对实施例的所有电路或结构进行显示。贯穿所有附图相同的附图标记表示相同或相似的部件或特征。
【具体实施方式】
[0020]下面将详细描述本实用新型的具体实施例,应当注意,这里描述的实施例只用于举例说明,并不用于限制本实用新型。在以下描述中,为了提供对本实用新型的透彻理解,阐述了大量特定细节。然而,对于本领域普通技术人员显而易见的是:不必采用这些特定细节来实行本实用新型。在其他实例中,为了避免混淆本实用新型,未具体描述公知的电路、材料或方法。
[0021 ] 在整个说明书中,对“ 一个实施例”、“实施例”、“ 一个示例”或“示例”的提及意味着:结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本实用新型至少一个实施例中。因此,在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外,可以以任何适当的组合和/或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外,本领域普通技术人员应当理解,在此提供的附图都是为了说明的目的,并且附图不一定是按比例绘制的。应当理解,当称元件“耦接到”或“连接到”另一元件时,它可以是直接耦接或耦接到另一元件或者可以存在中间元件。相反,当称元件“直接耦接到”或“直接连接到”另一元件时,不存在中间元件。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
[0022]为了同时兼顾扫描速度、频谱宽度和频率纯度,提出了一种扫频信号产生电路。图1示出了根据本申请实施例的产生扫频信号的电路的结构框图。
[0023]如图1所示的电路包括基准频率源110、第一频率合成电路121、第二频率合成电路122、多级开关130和控制电路140。
[0024]基准频率源NO例如为精密基准信号源,产生基准频率信号。第一频率合成电路121和第二频率合成电路都是基于PLL技术形成的,例如包括压控振荡器、鉴相器、以及滤波反馈环路。第一频率合成电路121工作在第一频段上,并且输入端耦接到基准频率源110的输出端,基于基准频率信号在输出端产生第一频段内的扫频信号。
[0025]第二频率合成电路122工作在与第一频段不同的第二频段上,并且输入端耦接到基准频率源110的输出端,基于基准频率信号在输出端产生所述第二频段内的扫频信号。
[0026]多级开关,输入端耦接到第一频率合成电路121的输出端和第二频合成电路122的输出端。控制电路140耦接到并控制第一频率合成电路121、第二频率合成电路122和多级开关130,在多级开关130的输出端交替输出第一频段内的扫频信号和第二频段内的扫频信号。
[0027]图2示出根据本实用新型实施例的多级开关的结构。多级开关包括多路开关通道,每个开关通道都包括串联的三级开关单元,每个开关单元包括第一开关和第二开关,第一开关的第一端与第二开关的第一端耦接,第二开关的另一端接地。
[0028]从图2中可以看出每一路开关通道都有三级开关电路,每一级开关电路有两个开关组成,经2路多级开关的信号最后经功率合成电路会和为一路输出。对于本实施例中所述采用两个频率合成电路的情况,开关电路只需要两路即可,对于采用多个(N个频率合成器电路的情况,N大于等于3)开关电路可以采用更多路的开关通道。
[0029]本实施例中所述的多级指的是一路开关中串联使用的多个开关电路单元,图2中每一路都使用了 3级开关电路,由于本实施例的电路工作在高频情况下,所以即使某个开关断开,也存在在开关两端耦合的情况。因此,多级开关可以逐级衰减开关断开情况下的信号。本领域的技术人员也可以使用更多级的开关来构成开关电路。
[0030]根据一些实施例,基准频率源110采用单一高稳定参考源以提供基准频率。两个频率合成电路121和122工作在不同频段的,多级开关130包括2级开关系统。用这种方案,提高了扫频速度、拓宽了扫频范围同时又保证了高扫频信号的输出频谱纯度(低的输出噪声),从而满足了毫米波成像系统对扫频信号源的要求。
[0031]如图1所示本实施例中两个频率合成电路121和122分别工作在不同的频段上,如第一频率合成电路121产生频率为n-f2的扫频信号,而第二频率合成电路122产生频率为f3_f4的扫频信号。
[0032]在第一频率合成电路121输出稳定的频率f 1-1时,第二频率合成器电路122为下一个输出频率f2_l做准备。当第二频率合成电路122输出频率f2-l时,第一频率合成电路121为第三个输出频率fl-2做准备。这样通过交替控制第一和第二频率合成电路121和122以及多级开关130在输出端依次得到fl-l、f2-l、fl-2、f2-2、、、、、、f2(第一频率合成电路121的上限输出频率)、f4(第二频率合成电路122的上限输出频率)。
[0033]当频率合成电路121和122中的环路滤波电路时间常数确定时,也即频率产生电路的输出噪声一定时,该频率发生电路频率的跳频时间是单个频率合成电路的二分之一,也就是在相同的噪声输出情况下,缩短了跳频时间、提高了扫频速度)。由于第一频率合成电路121和第二频率合成电路122工作在不同的频段,因此上述方案所能输出的频带宽度是单一的频率合成电路以及采用两个同频段频率合成电路的一倍。
[0034]用同样的方法也可以3个或多个频率合成电路,配以相应的多级开关及控制电路从而实现在更低环路噪声情况下的宽带乃至超宽带的快速扫频信号输出,见图3所示。图3示出了根据本申请另一实施例的产生扫频信号的电路的结构框图。
[0035]图3相对于图1增加了第三频率合成电路123、……、至第N频率合成电路12N,N大于等于3。相应地控制电路140与多级开关电路130内部会随之产生相应的变化,但其工作原理与工作流程与图1所示电路相同。
[0036]如图3所示的电路包括基准频率源110、N个频率合成电路121、……、12N,多级开关130和控制电路140。基准频率源110产生基准频率信号。N个频率合成电路121、……、12N分别工作在不同的频段上,并且输入端均耦接到基准频率源110的输出端,基于基准频率信号在各自的输出端产生相应频段内的扫频信号,N大于等于3。多级开关130的输入端耦接到多个频率合成电路的输出端。控制电路140耦接到并控制多个频率合成电路和多级开关,在多级开关的输出端依次输出第一频段内第一频点的扫频信号、第二频段内第一频点的扫频信号、……、第N频段内第一频点的扫频信号、第一频段内第二频点的扫频信号、第二频段内第二频点的扫频信号、……、第N频段内第二频点的扫频信号、……。
[0037]这样,增加频率合成电路的个数可以进一步提高该方法前述的三个指标参数(及减少调频时间、降低输出信号的噪声`以及拓宽扫频信号的频率范围)。
[0038]根据本申请的实施例,减少了调频时间、降低了输出信号的噪声以及拓宽了扫频信号的频率范围,满足了毫米波段成像设备对信号源的要求。该方法同样可以应用到其他波段的顺序扫频的超宽带信号的产生上。
[0039]虽然已参照几个典型实施例描述了本实用新型,但应当理解,所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本实用新型能够以多种形式具体实施而不脱离实用新型的精神或实质,所以应当理解,上述实施例不限于任何前述的细节,而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释,因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。
【权利要求】
1.一种扫频信号产生电路,其特征在于,包括: 基准频率源,产生基准频率信号; 第一频率合成电路,工作在第一频段上,并且输入端耦接到所述基准频率源输出端,基于所述基准频率信号在输出端产生所述第一频段内的扫频信号; 第二频率合成电路,工作在与所述第一频段不同的第二频段上,并且输入端耦接到所述基准频率源的输出端,基于所述基准频率信号在输出端产生所述第二频段内的扫频信号; 多级开关,输入端耦接到所述第一频率合成电路的输出端和所述第二频合成电路的输出端;以及 控制电路,耦接到并控制所述第一频率合成电路、所述第二频率合成电路和所述多级开关,在所述多级开关的输出端交替输出所述第一频段内的扫频信号和所述第二频段内的扫频信号。
2.如权利要求1所述的扫频信号产生电路,其特征在于,所述第一频率合成电路和所述第二频率合成电路的每一个都是基于锁相环技术形成的。
3.如权利要求1所述的扫频信号产生电路,其特征在于,当所述第一频率合成电路稳定输出第一频段内的第一扫频信号时,所述第二频率合成电路为输出第二频段内的第一扫频信号做准备;当所述第二频率合成电路稳定输出第二频段内的第一扫频信号时,所述第一频率合成电路为输出第一频段内的第二扫频信号做准备。
4.如权利要求1所述的扫频信号产生电路,其特征在于,所述第一频段和所述第二频段都在毫米波范围内。
5.如权利要求1所述的扫频信号`产生电路,其中所述多级开关包括多路开关通道,每个开关通道都包括串联的三级开关单元,每个开关单元包括第一开关和第二开关,第一开关的第一端与第二开关的第一端耦接,第二开关的另一端接地。
6.一种扫频信号产生电路,其特征在于,包括: 基准频率源,产生基准频率信号; N个频率合成电路,分别工作在不同的频段上,并且输入端均耦接到所述基准频率源输出端,基于所述基准频率信号在各自的输出端产生相应频段内的扫频信号,N大于等于3; 多级开关,输入端耦接到所述多个频率合成电路的输出端;以及 控制电路,耦接到并控制所述多个频率合成电路和所述多级开关,在所述多级开关的输出端依次输出第一频段内第一频点的扫频信号、第二频段内第一频点的扫频信号、……、第N频段内第一频点的扫频信号、第一频段内第二频点的扫频信号、第二频段内第二频点的扫频信号、……、第N频段内第二频点的扫频信号、……。
7.如权利要求6所述的扫频信号产生电路,其特征在于,所述N个频率合成电路每一个都是基于锁相环技术形成的。
8.如权利要求6所述的扫频信号产生电路,其特征在于,所述各个频段都在毫米波范围内。
9.如权利要求6所述的扫频信号产生电路,其特征在于,所述多级开关包括多路开关通道,每个开关通道都包括串联的三级开关单元,每个开关单元包括第一开关和第二开关,第一开关的第一端与第二开关的第一端耦接,第二开关的另一端接地。
【文档编号】H03L7/16GK203387497SQ201320500075
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年8月15日 优先权日:2013年8月15日
【发明者】赵自然, 刘文国, 陈志强, 李元景, 吴万龙, 刘以农, 桑斌, 郑磊 申请人:同方威视技术股份有限公司

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