應用于銣原子鐘的低相噪6.8GHz頻率源的制作方法
【專利摘要】本發明公開了應用于銣原子鐘的低相噪6.8GHz頻率源。包括10MHz晶振信號，輸入端與10MHz晶振信號連接的直接數字式頻率合成器DDS，輸入端與該直接數字式頻率合成器DDS的輸出端連接的90°功分器，輸入端與90°功分器的輸出端連接的正交混頻器，輸入端與正交混頻器的輸出端連接的/N分頻器；還包括輸入端與10MHz晶振信號和/N分頻器的輸出端連接的鑒相器PD，輸入端與鑒相器PD的輸出端連接的環路濾波器LF，輸入端與環路濾波器LF的輸出端連接的壓控振蕩器VCO，輸入端與壓控振蕩器VCO的輸出端連接的功分器，輸入端與功分器的輸出端連接的數控衰減器。本發明能產生一路C波段、可變中心頻率、帶三角波頻率調制功能、與輸入10MHz晶振信號相參的銣原子鐘用的低相噪鎖相信號。
【專利說明】
應用于挪原子鐘的低相噪6.8GHz頻率源
技術領域
[0001 ]本發明涉及應用于銣原子鐘的低相噪6.8GHz頻率源，屬于頻率源領域。
【背景技術】
[0002]應用于高性能銣鐘的6.SGHz頻率源設計一直是一個難點。主要有以下幾個難點:一是需要在6.8GHz輸出頻率信號的近端相位噪聲足夠低。國外設計手冊一般給出頻偏二倍調制頻率(如256Hz)處的相噪要求-70dBc/Hz以上;二是在高性能銣鐘對于微波功率的穩定度要求較高，高性能銣鐘對于微波功率穩定性一般要求達到小于0.01dB/°C ;三是6.8GHz頻率源應工作穩定，應有利于調試，技術狀態的一致性應高。
[0003]傳統銣鐘幾乎均采用SRD倍頻方案，一般是1MHz倍頻至60MHz或90MHz進行功率放大后驅動S R D，驅動功率在15?2 O d B m之間。S R D倍頻方案的優勢在于良好設計及調試后6.8GHz信號相比較1MHz的相噪損失近乎為理論相噪惡化20LogN水平，近段相噪較好;但SRD倍頻方案中SRD的極間對階躍匹配電路的調試難度較大，在進行批量生產中也存在產品一致性不高等問題，影響產品的一致性。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供應用于銣原子鐘的低相噪6.8GHz頻率源，主要解決SRD倍頻方案中SRD的極間對階躍匹配電路的調試難度較大，在進行批量生產中也存在產品一致性不高等問題。
[0005]為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下:
[0006]應用于銣原子鐘的低相噪6.8GHz頻率源，包括1MHz晶振信號，輸入端與1MHz晶振信號連接的直接數字式頻率合成器DDS，輸入端與該直接數字式頻率合成器DDS的輸出端連接的90°功分器，輸入端與90°功分器的輸出端連接的正交混頻器，輸入端與正交混頻器的輸出端連接的/N分頻器;還包括輸入端與1MHz晶振信號和/N分頻器的輸出端連接的鑒相器PD，輸入端與鑒相器H)的輸出端連接的環路濾波器LF，輸入端與環路濾波器LF的輸出端連接的壓控振蕩器VCO，輸入端與壓控振蕩器VCO的輸出端連接的功分器，輸入端與功分器的輸出端連接的數控衰減器，功分器的輸出端與正交混頻器的輸入端連接。
[0007]具體地，所述1MHz晶振信號由1MHz壓控晶振輸出，該壓控晶振為銣原子鐘內的受控振蕩器，直接數字式頻率合成器DDS還接收來自銣原子鐘的控制信號，該控制信號用于產生頻率調制。
[0008]進一步地，所述直接數字式頻率合成器DDS輸出5.3MHz的2FSK調制信號，該信號經90°功分后與來自壓控振蕩器VCO的6834MHz信號正交混頻產生6840MHz的射頻信號。
[0009]作為優選，所述1MHz晶振信號還經放大后功分成兩路，一路輸入到直接數字式頻率合成器DDS，另一路經衰減后輸入到鑒相器H)。
[0010]與現有技術相比，本發明具有以下有益效果:
[0011]本發明中微波倍頻器采用一種改進方案，作用是產生一路C波段、可變中心頻率、帶三角波頻率調制功能、與輸入1MHz晶振信號相參的銣原子鐘用的低相噪鎖相信號。該信號具有較好的雜波抑制性能，在實踐中也發現，微波信號的近端尤其是1Hz附近的相噪對整機的短穩影響較大，相反在二倍頻處的相噪要求相對較低。壓控振蕩器VCO在高低溫條件下的輸出功率相對較穩定，本發明具有較高的一致性，適于批量生產。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發明的系統框圖。
【具體實施方式】
[0013]下面結合實施例和附圖對本發明作進一步說明，本發明的實施方式包括但不限于下列實施例。
[0014]實施例
[0015]如圖1所示，應用于銣原子鐘的低相噪6.8GHz頻率源，包括1MHz晶振信號，輸入端與1MHz晶振信號連接的直接數字式頻率合成器DDS，輸入端與該直接數字式頻率合成器DDS的輸出端連接的90°功分器，輸入端與90°功分器的輸出端連接的正交混頻器，輸入端與正交混頻器的輸出端連接的/N分頻器;還包括輸入端與1MHz晶振信號和/N分頻器的輸出端連接的鑒相器PD，輸入端與鑒相器PD的輸出端連接的環路濾波器LF，輸入端與環路濾波器LF的輸出端連接的壓控振蕩器VCO，輸入端與壓控振蕩器VCO的輸出端連接的功分器，輸入端與功分器的輸出端連接的數控衰減器，功分器的輸出端與正交混頻器的輸入端連接。
[0016]輸入的1MHz晶振信號由1MHz壓控晶振產生，經過放大后功分成兩路，一路用作DDS的時鐘，用以產生中心頻率為5.3125MHz的三角波頻率調制信號，該信號經90°功分器功分后與來自壓控振蕩器VCO的6834.6875MHz信號正交混頻產生6840MHz的射頻信號(取上邊帶)。另一路1MHz晶振信號經衰減后送入鑒相器H)與6840MHz射頻信號鑒相;鑒相器H)輸出誤差信號經環路濾波器LF濾波后送到壓控振蕩器VCO的調諧端，使壓控振蕩器VCO最終鎖定在參考頻率上。
[0017]由于所要求的DDS輸出頻偏較小(正常工作要求僅500Hz左右)，而具有一定環路帶寬的鎖相環具有快速跟蹤能力，因此按三角波頻率控制信號周期改變DDS輸出頻率必然使壓控振蕩器VCO輸出頻率按同樣規律變化，從而最終在6.8GHz頻率上實現滿足銣鐘要求的三角波頻率調制信號。
[0018]本發明最終輸出的信號為VCO信號，由數控衰減器的輸出端輸出，因此在環路窄帶濾波作用下，模塊輸出應具有較好的雜波抑制性能。模塊電路方案選用具有極低相位噪聲基底的數字分頻器及數字鑒相器，因此環路最終將輸出較低的相位噪聲，接近理論相噪，即在輸入1MHz晶振相噪基礎上按20LogN惡化。在實踐中也發現，微波信號的近端尤其是1Hz附近的相噪對整機的短穩影響較大，相反在二倍頻處的相噪要求相對較低。同時輸出功率主要由壓控振蕩器VCO決定，壓控振蕩器VCO在高低溫條件下的輸出功率相對較穩定，經過實測在環境溫度-40 °C?+70 °C變化情況下功率變化約I dB，基本滿足0.0I dB/ °C的要求。
[0019]按照上述實施例，便可很好地實現本發明。值得說明的是，基于上述結構設計的前提下，為解決同樣的技術問題，即使在本發明上做出的一些無實質性的改動或潤色，所采用的技術方案的實質仍然與本發明一樣，故其也應當在本發明的保護范圍內。
【主權項】
1.應用于銣原子鐘的低相噪6.SGHz頻率源，其特征在于，包括1MHz晶振信號，輸入端與1MHz晶振信號連接的直接數字式頻率合成器DDS，輸入端與該直接數字式頻率合成器DDS的輸出端連接的90°功分器，輸入端與90°功分器的輸出端連接的正交混頻器，輸入端與正交混頻器的輸出端連接的/N分頻器;還包括輸入端與1MHz晶振信號和/N分頻器的輸出端連接的鑒相器PD，輸入端與鑒相器PD的輸出端連接的環路濾波器LF，輸入端與環路濾波器LF的輸出端連接的壓控振蕩器VCO，輸入端與壓控振蕩器VCO的輸出端連接的功分器，輸入端與功分器的輸出端連接的數控衰減器，功分器的輸出端與正交混頻器的輸入端連接。2.根據權利要求1所述的應用于銣原子鐘的低相噪6.SGHz頻率源，其特征在于，所述1MHz晶振信號由1MHz壓控晶振輸出，直接數字式頻率合成器DDS還接收來自銣原子鐘的控制信號。3.根據權利要求2所述的應用于銣原子鐘的低相噪6.SGHz頻率源，其特征在于，所述直接數字式頻率合成器DDS輸出5.3MHz的2FSK調制信號，該信號經90°功分后與來自壓控振蕩器VCO的6834MHz信號正交混頻產生6840MHz的射頻信號。4.根據權利要求3所述的應用于銣原子鐘的低相噪6.SGHz頻率源，其特征在于，所述1MHz晶振信號還經放大后功分成兩路，一路輸入到直接數字式頻率合成器DDS，另一路經衰減后輸入到鑒相器H)。
【文檔編號】H03L7/26GK105827240SQ201610145121
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年3月14日
【發明人】劉勇軍, 趙海清
【申請人】成都天奧電子股份有限公司