基于电压预置方法的高速跳频源的研究

摘要

频率合成器作为参考时钟和本振信号的产生单元，是近代电子通信系统和装备的极其重要的组成部分，随着现代电子通信技术的发展，对频率源的性能需求也越来越高。尤其在卫星通信和雷达系统中，宽带快速跳频频率合成技术发挥着日益重要的作用，跳频频率合成技术的研究也受到广泛的关注。在众多的跳频源实现方案中，锁相式捷变频源具有输出频带宽，结构简单、功耗低、相噪低、杂散抑制好等优点。因此，锁相式捷变频技术的研究具有十分重要的意义。
　　本文设计了一个采用电压预置方法基于锁相环路的宽频带跳频源，在传统锁相环的基础上增加外围辅助锁定电路，预置粗调电压，缩短频率切换时间;每次频率切换时由FPGA进行高速控制，下载输出粗调电压控制字，经数模转换器D/A转化为模拟预置电压，通过加法器使其与电荷泵电流经环路滤波器积分输出的电压共同调谐控制压控振荡器得到要求输出的频率，实现了宽频带范围的跳频，并且可以将频率切换时间缩短到约25uS，输出杂散、相位噪声都能达到一定的指标要求。
　　论文中首先介绍了频率合成器的发展历史，并着重分析介绍了PLL频率合成器的工作原理，组成结构和数学模型。在此基础上，进一步介绍了多种捷变频率源的实现方案，对比了各种方案的优缺点，并根据课题对信号源的指标要求，由此确定了本论文中的实现方案，并在后面章节重点分析讨论了环路滤波器的参数模型，进行了环路滤波器的开闭环传输方程、环路带宽及相位裕度的理论推导，同时使用了ads等软件对设计电路进行了建模，推导，分析;最后加工成实物，并通过对实际电路的调试和测试来验证了该设计的可行性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景

1．2 国内外研究现状

1．3 论文内容及主要工作

1．4 论文结构

第二章 频率合成原理

2．1 频率合成的发展历史

2．2 锁相环的工作原理

2．2．1 鉴相器模型

2．2．2 环路滤波器模型

2．2．3 压控振荡器模型

2．2．4 锁相环的相位模型

2．3 锁相环的噪声和杂散分析

2．3．1 鉴相器引入噪声模型

2．3．2 压控振荡器引入噪声模型

2．3．3 运放的引入噪声模型

2．3．4 系统的相位噪声近似

2．3．5 系统的杂散分析

2．4 本章小结

第三章 跳频源方案的确定

3．1 基于直接频率合成方案

3．2 基于DDS和PLL的混合方案

3．3 基于锁相环式的捷变频率源方案

3．4 论文方案确定

3．5 本章小结

第四章 方案的实现设计

4．1 环路滤波器的设计

4．1．1 无源环路滤波器设计

4．1．2 有源环路滤波器

4．2 各模块电路设计

4．3 小结

第五章 系统的调试及测试

5．1 芯片简介

5．2 PCB版图绘制

5．3 软件控制调试

5．4 测试

5．5 小结及改进

第六章 结术语

致谢

参考文献