宽带低相噪小步进频率综合器的研制

摘要

近几年，随着雷达探测、卫星通信以及电子对抗技术等射频微波系统的快速发展，市场对于频率综合器的工作频段、相位噪声、杂散、频率分辨率等方面提出更高的需求。从近年来国内外频率综合器的发展情况来看，在宽频带条件下如何平衡好杂散、相噪、快速跳频以及步进等各个指标之间的关系是宽频带频率源的一个亟需解决的主要矛盾。 本文旨在运用混合式频率合成技术理论设计一款宽带低相噪小步进频率合成器。本课题运用梳谱发生器和环内混频锁相环的方式保证低相噪指标要求;运用直接数字式频率合成技术(DDS)确保小步进的指标要求;最后，为实现宽带的工作频率指标，设计了扩频模块。从最后的测试结果来看，在250MHz～8GHz的频率范围内，全频段输出步进可达1Hz，杂散＜-70dBc，相噪优于-105dBc/Hz@1kHz，输出功率在0dBm以上。 本文内容首先从课题研究背景、意义以及论文安排开始;然后，详细介绍主流频率综合技术的基本原理、分析优缺点及主要应用需求;根据项目指标，进行本课题的宽带频率合成器的方案论证，包括总体方案的论述、相位噪声等关键指标的保证以及关键芯片的选型等;之后，对系统的各个组成部分进行详细设计与具体实现;最后，完成各个模块的原理图与PCB版图的设计，硬件的加工，各组件和系统的调试与测试，并对测试数据进行分析。在最后，本文针对设计中的不足之处，提出了一些改进建议，为实现高性能的宽带低相噪小步进频率综合器具有一定的借鉴与启发价值。

目录

声明

摘要

1绪论

1．2频率综合器发展现状及趋势

1．3课题简介及内容安排

2频率合成技术原理及关键指标

2．1．1直接模拟式频率合成技术(DS)基本原理

2．2间接式频率合成技术(PLL)

2．2．1间接式频率合成技术(PLL)基本工作原理

2．2．2间接式频率合成技术(PLL)各组成部件

2．3直接数字式频率合成技术(DDS)

2．3．1直接数字频率合成技术(DDS)基本原理

2．3．2直接频率合成技术(DDS)特点

2．4频率综合器中的相噪指标分析与设计指导

2．4．1相位噪声理论与设计技术

2．4．2频率合成器低相位噪声设计指导

2．5频率综合器的杂散性能分析与设计指导

2．5．1 PLL的杂散性能分析与设计指导

2．5．2 DS的低杂散分析与设计指导

2．5．3 DDS的杂散分析与设计指导

3频率综合器系统论证与设计

3．1宽带低相噪小步进频率综合器指标

3．2频率综合器系统总体设计

3．2．1频率综合器方案制定

3．2．2关键器件的选择与方案可行性论证

3．3硬件电路与结构设计

3．3．1梳谱发生器硬件电路设计

3．3．2 DDS硬件电路设计

3．3．3 PLL硬件电路设计

3．3．4扩频模块硬件电路设计

3．3．5单片机控制系统电路设计

3．3．6频率综合器PCB布板与结构设计

4频率综合器系统调试与结果分析

4．1宽带低相噪小步进频率综合器数据测试

4．1．1电路调试

4．1．2杂散与相噪指标测试

4．1．3频率步进测试

4．2测试结果分析

5总结与展望

致谢

参考文献

附录