基于△-∑调制的S波段频率合成器的设计与实现

摘要

基于Δ-Σ调制的频率合成技术是在传统小数分频频率合成基础上发展而来的新型技术。该技术将Δ-Σ调制应用于锁相式频率合成器中，将因小数分频而产生的相位噪声进行整形，再通过锁相环本身的低通滤波特性加以滤除，从而在不降低参考频率的情况下，也可以获得很高频率分辨率和低杂散、低相位噪声的信号。同时，这种频率合成器结构较为简单，可大大简化设计流程和产品结构，已成为一种先进而实用的频率合成方式，得到广泛的应用。
　　 本文对Δ-Σ调制理论及其数学模型，噪声整形特性进行了深入的分析，详细推导了小数分频锁相环的噪声分布和系统模型。运用ADS综合射频仿真软件，对基于Δ-Σ调制的频率合成器进行了行为级建模，验证了其噪声整形和抑制功能。论文以小数分频锁相环芯片LMX2485e为核心，完成了基于Δ-Σ调制频率合成器电路的设计，包括:控制程序和电路、电源、环路滤波器、压控振荡器等功能模块。其中对频率合成器的性能有决定性作用的滤波器，采用标准反馈网络结构的三阶有源环路滤波器，对电荷泵鉴相器输出电压进行放大的同时，确保了宽带锁相环路的稳定性，实现了对小数杂散的抑制，和带内外噪声的优化。
　　 论文最后完成了整个系统的硬件实现和调试，可由PC并行口程序或ARM程序控制的锁相式频率合成器，测试结果表明，其频率可覆盖2GHz～3GHz，频率分辨率可达1KHz，输出功率5.5dBm，相位噪声为-92.93dBc/Hz@10KHz，实现了系统设计指标要求。

目录

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摘要

第一章 序论

1．1 课题背景及意义

1．2 频率合成技术及主要性能指标

1．3 频率合成技术的发展及研究现状

1．4 论文的主要工作及章节安排

第二章 锁相式频率合成器

2．1 锁相环基本原理

2．2 环路滤波器

2．3 鉴频鉴相器

2．4 电荷泵

2．5 压控振荡器

2．6 分频器

2．7 小数噪声的产生及分析

2．8 本章小结

第三章 基于△-Σ调制的小数分频器

3．1 △-Σ调制

3．2 △-Σ调制技术应用于小数频率合成器

3．3 本章小结

第四章 基于△-Σ调制的小数频率合成器的设计与仿真分析

4．1 LMX2485e简介

4．2 滤波器的设计

4．3 系统设计与仿真

4．4 驱动程序设计

4．5 本章小结

第五章 基于△-Σ调制的小数频率合成器的硬件实现与测试

5．1 硬件实现

5．2 测试结果与分析

5．3 本方案的进一步发展

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

附录

攻读硕士期间发表论文

致谢

参考文献