基于dds谐波提取技术的频率源的制作方法
基于dds谐波提取技术的频率源的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种频率源。本实用新型针对现有技术DDS器件构成的频率源，输出杂散大、结构复杂的缺点，公开了一种基于DDS谐波提取技术的频率源。本实用新型的基于DDS谐波提取技术的频率源，包括DDS频率源，所述DDS频率源由振荡器、控制系统和DDS构成，其特征在于，还包括谐波选频电路、放大器、带通滤波器和倍频器；所述谐波选频电路与DDS连接，提取所述DDS输出频率高次谐波信号并输入放大器；所述带通滤波器与放大器连接，对放大器输出信号进行滤波处理，滤除带外干扰信号；所述倍频器与滤波器连接，对滤波器输出信号进行倍频处理，提高信号频率。本实用新型缩短了倍频链路，简化了电路结构，降低了成本和能耗。
【专利说明】基于DDS谐波提取技术的频率源
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及微波频率源，特别涉及一种基于DDS谐波提取技术的频率源。【背景技术】
[0002]在微波技术中，频率源是ー个重要的核心部件，担负着为系统提供稳定、精确的エ作频率的任务。在要求带宽较宽的频率源中，常常采用频率合成技木。
[0003]DDS (Direct Digital Synthesizer, DDS直接数字频率合成器,简称频率合成器，属于模拟集成电路，有时也称为DDS芯片)采用的是全数字结构，在很多方面的性能指标远远超出传统频率合成技木。市场上现有的直接数字频率合成器由于芯片工作时受到外部时钟以及内部集成的DAC和ROM的工作速度限制，使其输出的最高频率受限，目前市场上采用CMOS、TTL等エ艺制作的DDS芯片，当參考时钟(频率为《s)确定后，DDS的输出频率范围ー般为0~40%?s，通常仅能合成几十兆赫兹到几百兆赫兹的信号。
[0004]DDS是从相位概念出发根据不同的相位给出不同的电压幅度，即相位-正弦幅度变换，最后滤波，输出所需频率信号。DDS主要由相位累加器，波形存储器和数模转换器(DAC)构成。在DDS工作时，相位累加器在參考时钟频率的控制下以预先设定好的频率控制字作为步长进行线性累加，得到相位码对波形存储器进行寻址输出幅度码，由DAC转换为阶梯波再经低通滤波器平滑后得到相应的合成频率信号。现有利用DDS产生高频信号的方法主要有两种:ー种方法是采用DDS作为锁相环电路的參考输入信号，利用锁相环电路对频率较低的信号进行倍频以获得所需的高频信号。但此方案的电路结构较为复杂以及响应时间相对较长。另ー种方法是对DDS器件输出的较低频率(MHz级)的信号进行倍频、放大、分频、滤波等操作以获得高频信号(GHz级)。但此方案受到元件数量多、电路结构复杂、能耗高、体积大、杂散大等缺点的限制。目前实际应用中已经有的基于DDS器件的高频频率合成器即是通过第二种方案，先将低频信号倍频到较高的频率，选频后再进行倍频、选频直到获得所需的高频频率，并将该 高频信号放大到要求的功率后输出。
[0005]DDS器件频率合成方案能直接合成的信号频率低，利用DDS器件合成的低频信号进行多次倍频、混频、滤波、放大等操作获得高频信号的合成方案，由于多次倍频，需要大量倍频器、混频器、滤波器、放大器等而导致电路复杂、体积庞大、成本和功耗过高，同时多次倍频，混频、分频等环节会引入大量的杂散，使得DDS杂散抑制差的缺点更加突出，加重了输出杂散，其结果是结构复杂、杂散大且很难采用滤波器进行滤除，并大大削弱了 DDS频率步进分辨率高的优势。
实用新型内容
[0006]本实用新型所要解决的技术问题，就是针对现有技术DDS器件构成的频率源，合成频率输出杂散大、结构复杂的缺点，提供一种基于DDS谐波提取技术的频率源，降低杂散、简化电路结构。
[0007]本实用新型解决所述 技术问题，采用的技术方案是，基于DDS谐波提取技术的频率源，包括DDS频率源，所述DDS频率源由振荡器、控制系统和DDS构成，其特征在于，还包括谐波选频电路、放大器、带通滤波器和倍频器；所述谐波选频电路与DDS连接，提取所述DDS输出频率高次谐波信号并输入放大器；所述带通滤波器与放大器连接，对放大器输出信号进行滤波处理，滤除带外干扰信号；所述倍频器与滤波器连接，对滤波器输出信号进行倍频处理，提高信号频率。
[0008]实际实验中发现，DDS芯片输出的频谱包含合成的信号频率与该信号的谐波
频率Om，且二者的关系式为com=n.cos± COros, n=0, ±1，±2......( ω5为参考频率)，因
此可以直接利用DDS合成信号的谐波来获取较高频率的信号。本实用新型的技术方案，在DDS芯片后加上一个谐波选频电路，将所需的谐波频率筛选出来，然后将其放大到所需的功率(倍频器所需的功率)，通过简单的一次倍频就可以获得所需频率信号。
[0009]具体的，所述谐波选频电路为声表面滤波器。
[0010]具体的，所述带通滤波器为声表面滤波器。
[0011]谐波选频电路的功能就是相当于一只带通滤波器。由于声表面波滤波器具有工作频率高、通频带宽、选频特性好、体积小和重量轻等特点，并且可采用与集成电路相同的生产工艺，制造简单，成本低，频率特性的一致性好，非常适合用于本实用新型的谐波选频电路和带通滤波器。
[0012]进一步的，所述谐波选频电路工作在L波段，所述带通滤波器和倍频器之间连接有功率分配器，所述功率分配器将带通滤波器输出信号分为两路，一路通过4倍频器输出C波段信号，一路通过8倍频器输出X波段信号。
[0013]谐波选频电路工作在L波段，即选择通频带中心频率约1.5GHz的带通滤波器，可以直接从DDS输出的高次谐波中提取I?2GHz的谐波频率。该谐波频率经过放大器放大和带通滤波器滤除带外干扰，然后通过功率分配器将带通滤波器输出信号分为两路，一路通过4倍频器可以输出4?8GHz的C波段信号，一路通过8倍频器可以输出8?12.5GHz的X波段信号。
[0014]更进一步的，所述4倍频器输出端连接有介质滤波器，所述8倍频器输出端连接有腔体滤波器。
[0015]为了提高输出频率信号的信噪比，本实用新型在4倍频器输出端连接有介质滤波器；8倍频器输出端连接有腔体滤波器。介质滤波器利用介质陶瓷材料的低损耗、高介电常数、频率温度系数和热膨胀系数小、可承受高功率等特点设计制作的，其特点是插入损耗小、耐功率性好、带宽窄，特别适合C波段信号的滤波。腔体滤波器由金属整体切割而成，结构牢固、频率覆盖范围宽一致性好、体积小、可靠性高、全温范围内性能稳定可靠，非常适合8?12.5GHz的X波段信号的滤波。
[0016]本实用新型的有益效果是，克服了 DDS器件输出信号频率低的缺点，大大提高了DDS器件合成频率上限，大大缩短了倍频链路，减少了滤波、放大器件的使用，简化了电路结构，缩小了体积，降低了成本和能耗，提高了频率步进分辨率，并大大缩短了电路的设计和调试周期，拓展了 DDS器件的应用范围。本实用新型可通过改变频率控制接口的程序控制DDS器件在一定范围内合成任意高频的信号，从而使本实用新型发明设计可以广泛地应用于雷达，微波仪器等设备。
[0017]下面结合附图及【具体实施方式】，详细描述本实用新型的技术方案。【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是本实用新型电路结构示意图；
[0019]图2是实施例电路结构示意图。
【具体实施方式】
[0020]本实用新型基于DDS谐波提取技术的频率源，结构如图1所示，包括DDS频率源、谐波选频电路、放大器、带通滤波器和倍频器。图1中，DDS频率源由振荡器、控制系统和DDS芯片构成。DDS芯片输出的频谱除了合成的信号频率《外，还包含该信号的谐波频
率Wni，且《m=n* ?S±?DDS, n=0, ±1，±2......为谐波次数，《5为參考频率。本实用新
型利用谐波选频电路与DDS连接，提取DDS输出的高次谐波信号(高频信号)，并将该高频信号输入放大器进行功率放大。放大器输出的信号通过连接的带通滤波器进行滤波处理，滤除带外干扰信号。带通滤波器输出输出信号被送入倍频器，经过简单的ー级倍频处理，就可以得到需要的倍频信号。
[0021]实施例
[0022]本例基于DDS谐波提取技术的频率源，结构如图2所示。该频率源包括:振荡器、控制系统和DDS芯片构成的DDS频率源；作为谐波选频电路的声表面滤波器；放大器；作为带通滤波器的声表面滤波器以及功率分配器连接的两条倍频支路。本例中，作为谐波选频电路的声表面滤波器工作在L波段，可以直接从DDS输出的高次谐波中提取I~2GHz频率的L波段信号。该L波段信号经过放大器放大到需要的功率，以满足后续电路处理的要求。如图2所示，本例放大器 输出的L波段信号，通过另ー个声表面滤波器滤波后，由功率分配器将信号分为两条支路，一路通过4倍频器输出4~8GHz的C波段信号，一路通过8倍频器输出8~12.5GHz的X波段信号。这样，本例频率源可以可以输出两路信号，为不同的系统提供基准频率信号。
[0023]为了提高输出频率信号的信噪比，本例中，在4倍频器输出端连接有介质滤波器，对C波段信号进行滤波处理，得到更纯净的频率信号。同样的，在8倍频器输出端连接有腔体滤波器，对X波段信号进行滤波处理。
【权利要求】
1.基于DDS谐波提取技术的频率源，包括DDS频率源，所述DDS频率源由振荡器、控制系统和DDS构成，其特征在于，还包括谐波选频电路、放大器、带通滤波器和倍频器；所述谐波选频电路与DDS连接，提取所述DDS输出频率高次谐波信号并输入放大器；所述带通滤波器与放大器连接，对放大器输出信号进行滤波处理，滤除带外干扰信号；所述倍频器与滤波器连接，对滤波器输出信号进行倍频处理，提高信号频率。
2.根据权利要求1所述的基于DDS谐波提取技术的频率源，其特征在于，所述谐波选频电路为声表面滤波器。
3.根据权利要求1所述的基于DDS谐波提取技术的频率源，其特征在于，所述带通滤波器为声表面滤波器。
4.根据权利要求1?3任意一项所述的基于DDS谐波提取技术的频率源，其特征在于，所述谐波选频电路工作在L波段，所述带通滤波器和倍频器之间连接有功率分配器，所述功率分配器将带通滤波器输出信号分为两路，一路通过4倍频器输出C波段信号，一路通过8倍频器输出X波段信号。
5.根据权利要求4所述的基于DDS谐波提取技术的频率源，其特征在于，所述4倍频器输出端连接有介质滤波器，所述8倍频器输出端连接有腔体滤波器。
【文档编号】H03L7/16GK203399086SQ201320475603
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年8月6日 优先权日:2013年8月6日
【发明者】文继国 申请人:成都信息工程学院
【专利摘要】本实用新型涉及一种频率源。本实用新型针对现有技术DDS器件构成的频率源，输出杂散大、结构复杂的缺点，公开了一种基于DDS谐波提取技术的频率源。本实用新型的基于DDS谐波提取技术的频率源，包括DDS频率源，所述DDS频率源由振荡器、控制系统和DDS构成，其特征在于，还包括谐波选频电路、放大器、带通滤波器和倍频器；所述谐波选频电路与DDS连接，提取所述DDS输出频率高次谐波信号并输入放大器；所述带通滤波器与放大器连接，对放大器输出信号进行滤波处理，滤除带外干扰信号；所述倍频器与滤波器连接，对滤波器输出信号进行倍频处理，提高信号频率。本实用新型缩短了倍频链路，简化了电路结构，降低了成本和能耗。
【专利说明】基于DDS谐波提取技术的频率源
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及微波频率源，特别涉及一种基于DDS谐波提取技术的频率源。【背景技术】
[0002]在微波技术中，频率源是ー个重要的核心部件，担负着为系统提供稳定、精确的エ作频率的任务。在要求带宽较宽的频率源中，常常采用频率合成技木。
[0003]DDS (Direct Digital Synthesizer, DDS直接数字频率合成器,简称频率合成器，属于模拟集成电路，有时也称为DDS芯片)采用的是全数字结构，在很多方面的性能指标远远超出传统频率合成技木。市场上现有的直接数字频率合成器由于芯片工作时受到外部时钟以及内部集成的DAC和ROM的工作速度限制，使其输出的最高频率受限，目前市场上采用CMOS、TTL等エ艺制作的DDS芯片，当參考时钟(频率为《s)确定后，DDS的输出频率范围ー般为0~40%?s，通常仅能合成几十兆赫兹到几百兆赫兹的信号。
[0004]DDS是从相位概念出发根据不同的相位给出不同的电压幅度，即相位-正弦幅度变换，最后滤波，输出所需频率信号。DDS主要由相位累加器，波形存储器和数模转换器(DAC)构成。在DDS工作时，相位累加器在參考时钟频率的控制下以预先设定好的频率控制字作为步长进行线性累加，得到相位码对波形存储器进行寻址输出幅度码，由DAC转换为阶梯波再经低通滤波器平滑后得到相应的合成频率信号。现有利用DDS产生高频信号的方法主要有两种:ー种方法是采用DDS作为锁相环电路的參考输入信号，利用锁相环电路对频率较低的信号进行倍频以获得所需的高频信号。但此方案的电路结构较为复杂以及响应时间相对较长。另ー种方法是对DDS器件输出的较低频率(MHz级)的信号进行倍频、放大、分频、滤波等操作以获得高频信号(GHz级)。但此方案受到元件数量多、电路结构复杂、能耗高、体积大、杂散大等缺点的限制。目前实际应用中已经有的基于DDS器件的高频频率合成器即是通过第二种方案，先将低频信号倍频到较高的频率，选频后再进行倍频、选频直到获得所需的高频频率，并将该 高频信号放大到要求的功率后输出。
[0005]DDS器件频率合成方案能直接合成的信号频率低，利用DDS器件合成的低频信号进行多次倍频、混频、滤波、放大等操作获得高频信号的合成方案，由于多次倍频，需要大量倍频器、混频器、滤波器、放大器等而导致电路复杂、体积庞大、成本和功耗过高，同时多次倍频，混频、分频等环节会引入大量的杂散，使得DDS杂散抑制差的缺点更加突出，加重了输出杂散，其结果是结构复杂、杂散大且很难采用滤波器进行滤除，并大大削弱了 DDS频率步进分辨率高的优势。
实用新型内容
[0006]本实用新型所要解决的技术问题，就是针对现有技术DDS器件构成的频率源，合成频率输出杂散大、结构复杂的缺点，提供一种基于DDS谐波提取技术的频率源，降低杂散、简化电路结构。
[0007]本实用新型解决所述 技术问题，采用的技术方案是，基于DDS谐波提取技术的频率源，包括DDS频率源，所述DDS频率源由振荡器、控制系统和DDS构成，其特征在于，还包括谐波选频电路、放大器、带通滤波器和倍频器；所述谐波选频电路与DDS连接，提取所述DDS输出频率高次谐波信号并输入放大器；所述带通滤波器与放大器连接，对放大器输出信号进行滤波处理，滤除带外干扰信号；所述倍频器与滤波器连接，对滤波器输出信号进行倍频处理，提高信号频率。
[0008]实际实验中发现，DDS芯片输出的频谱包含合成的信号频率与该信号的谐波
频率Om，且二者的关系式为com=n.cos± COros, n=0, ±1，±2......( ω5为参考频率)，因
此可以直接利用DDS合成信号的谐波来获取较高频率的信号。本实用新型的技术方案，在DDS芯片后加上一个谐波选频电路，将所需的谐波频率筛选出来，然后将其放大到所需的功率(倍频器所需的功率)，通过简单的一次倍频就可以获得所需频率信号。
[0009]具体的，所述谐波选频电路为声表面滤波器。
[0010]具体的，所述带通滤波器为声表面滤波器。
[0011]谐波选频电路的功能就是相当于一只带通滤波器。由于声表面波滤波器具有工作频率高、通频带宽、选频特性好、体积小和重量轻等特点，并且可采用与集成电路相同的生产工艺，制造简单，成本低，频率特性的一致性好，非常适合用于本实用新型的谐波选频电路和带通滤波器。
[0012]进一步的，所述谐波选频电路工作在L波段，所述带通滤波器和倍频器之间连接有功率分配器，所述功率分配器将带通滤波器输出信号分为两路，一路通过4倍频器输出C波段信号，一路通过8倍频器输出X波段信号。
[0013]谐波选频电路工作在L波段，即选择通频带中心频率约1.5GHz的带通滤波器，可以直接从DDS输出的高次谐波中提取I?2GHz的谐波频率。该谐波频率经过放大器放大和带通滤波器滤除带外干扰，然后通过功率分配器将带通滤波器输出信号分为两路，一路通过4倍频器可以输出4?8GHz的C波段信号，一路通过8倍频器可以输出8?12.5GHz的X波段信号。
[0014]更进一步的，所述4倍频器输出端连接有介质滤波器，所述8倍频器输出端连接有腔体滤波器。
[0015]为了提高输出频率信号的信噪比，本实用新型在4倍频器输出端连接有介质滤波器；8倍频器输出端连接有腔体滤波器。介质滤波器利用介质陶瓷材料的低损耗、高介电常数、频率温度系数和热膨胀系数小、可承受高功率等特点设计制作的，其特点是插入损耗小、耐功率性好、带宽窄，特别适合C波段信号的滤波。腔体滤波器由金属整体切割而成，结构牢固、频率覆盖范围宽一致性好、体积小、可靠性高、全温范围内性能稳定可靠，非常适合8?12.5GHz的X波段信号的滤波。
[0016]本实用新型的有益效果是，克服了 DDS器件输出信号频率低的缺点，大大提高了DDS器件合成频率上限，大大缩短了倍频链路，减少了滤波、放大器件的使用，简化了电路结构，缩小了体积，降低了成本和能耗，提高了频率步进分辨率，并大大缩短了电路的设计和调试周期，拓展了 DDS器件的应用范围。本实用新型可通过改变频率控制接口的程序控制DDS器件在一定范围内合成任意高频的信号，从而使本实用新型发明设计可以广泛地应用于雷达，微波仪器等设备。
[0017]下面结合附图及【具体实施方式】，详细描述本实用新型的技术方案。【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是本实用新型电路结构示意图；
[0019]图2是实施例电路结构示意图。
【具体实施方式】
[0020]本实用新型基于DDS谐波提取技术的频率源，结构如图1所示，包括DDS频率源、谐波选频电路、放大器、带通滤波器和倍频器。图1中，DDS频率源由振荡器、控制系统和DDS芯片构成。DDS芯片输出的频谱除了合成的信号频率《外，还包含该信号的谐波频
率Wni，且《m=n* ?S±?DDS, n=0, ±1，±2......为谐波次数，《5为參考频率。本实用新
型利用谐波选频电路与DDS连接，提取DDS输出的高次谐波信号(高频信号)，并将该高频信号输入放大器进行功率放大。放大器输出的信号通过连接的带通滤波器进行滤波处理，滤除带外干扰信号。带通滤波器输出输出信号被送入倍频器，经过简单的ー级倍频处理，就可以得到需要的倍频信号。
[0021]实施例
[0022]本例基于DDS谐波提取技术的频率源，结构如图2所示。该频率源包括:振荡器、控制系统和DDS芯片构成的DDS频率源；作为谐波选频电路的声表面滤波器；放大器；作为带通滤波器的声表面滤波器以及功率分配器连接的两条倍频支路。本例中，作为谐波选频电路的声表面滤波器工作在L波段，可以直接从DDS输出的高次谐波中提取I~2GHz频率的L波段信号。该L波段信号经过放大器放大到需要的功率，以满足后续电路处理的要求。如图2所示，本例放大器 输出的L波段信号，通过另ー个声表面滤波器滤波后，由功率分配器将信号分为两条支路，一路通过4倍频器输出4~8GHz的C波段信号，一路通过8倍频器输出8~12.5GHz的X波段信号。这样，本例频率源可以可以输出两路信号，为不同的系统提供基准频率信号。
[0023]为了提高输出频率信号的信噪比，本例中，在4倍频器输出端连接有介质滤波器，对C波段信号进行滤波处理，得到更纯净的频率信号。同样的，在8倍频器输出端连接有腔体滤波器，对X波段信号进行滤波处理。
【权利要求】
1.基于DDS谐波提取技术的频率源，包括DDS频率源，所述DDS频率源由振荡器、控制系统和DDS构成，其特征在于，还包括谐波选频电路、放大器、带通滤波器和倍频器；所述谐波选频电路与DDS连接，提取所述DDS输出频率高次谐波信号并输入放大器；所述带通滤波器与放大器连接，对放大器输出信号进行滤波处理，滤除带外干扰信号；所述倍频器与滤波器连接，对滤波器输出信号进行倍频处理，提高信号频率。
2.根据权利要求1所述的基于DDS谐波提取技术的频率源，其特征在于，所述谐波选频电路为声表面滤波器。
3.根据权利要求1所述的基于DDS谐波提取技术的频率源，其特征在于，所述带通滤波器为声表面滤波器。
4.根据权利要求1?3任意一项所述的基于DDS谐波提取技术的频率源，其特征在于，所述谐波选频电路工作在L波段，所述带通滤波器和倍频器之间连接有功率分配器，所述功率分配器将带通滤波器输出信号分为两路，一路通过4倍频器输出C波段信号，一路通过8倍频器输出X波段信号。
5.根据权利要求4所述的基于DDS谐波提取技术的频率源，其特征在于，所述4倍频器输出端连接有介质滤波器，所述8倍频器输出端连接有腔体滤波器。
【文档编号】H03L7/16GK203399086SQ201320475603
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年8月6日 优先权日:2013年8月6日
【发明者】文继国 申请人:成都信息工程学院
最新回复(0)