5GHz～10GHz锁相频率源的研制

摘要

频率合成器在电子电路中扮演了极其重要的角色，它随着时间而不断的演变，其指标的优劣对整个电子设备有重要影响，频率合成技术在现代通信、导航等领域得到了飞速发展。其主要优秀指标：如低相位噪声、低杂散、快跳频，频率带宽等越来越成为人们追求改进的方向，频率合成方式一般有直接模拟频率合成、直接数字频率合成、间接频率合成、混合频率合成。
　　国内的频率合成器已呈现蓬勃发展的态势，技术和产品可靠性方面越来越好。2008年电子科技大学胡梦研制的低杂散小步进频率合成器在2060MHz至2160MHz，步进10kHz，杂散优于-65dBc，相位噪声优于-90dBc@1kHz。2011年南京电子器件研究所研制的7-20GHz的频率合成器，步进10MHz，相位噪声优于-72dBc/Hz@1kHz。国外频率合成技术发展快，频率合成器种类较多，呈现低杂散，低相位噪声，细频率步进的特性，如Phase matrix公司的一款频率合成器，带宽为200MHz~20GHz，频率步进可调，最小为0.001Hz，跳频时间小于1ms，20GHz时，相位噪声优于-110dBc/Hz@10kHz。
　　本文首先分析了几种常用的频率合成方式，指出了每一种合成方式的优点和缺点。然后重点关注了锁相频率合成技术，仔细介绍了其发展历程、基本原理，讨论了各个器件对整个锁相环指标的影响，阐述了锁相环相位噪声、杂散产生的原因以及如何预估它们的方法，还有一些其他关键指标，如输出功率、频率范围、切换时间等指标的分析。本文研制的5GHz~10GHz的锁相源频率带宽宽，全频段内相位噪声优于-85dBc/Hz@1kHz，长为10.2cm，宽为5cm。文中特别介绍了有源环路滤波器的设计，方便调试和生产。最后从电磁兼容的角度分析了电路的设计要点，以及在设计PCB板时应该注意到的布局等细节问题。
　　本频率源适合在上变频系统或者下变频系统当中用做本振使用，也可配合其它PLL电路共同使用。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1 频率合成技术概述

1.2 频率合成器的主要技术指标及发展前景简介

1.3 本文的主要工作

第二章 锁相频率合成技术

2.1 锁相环技术简介

2.2 锁相环的基本原理

2.3 锁相环的组成部分

2.4 PLL的数学模型

2.5 PLL稳定性分析

2.6 相位余量

第三章 频率合成器关键指标分析

3.1 频率合成器相位噪声理论

3.2 锁相环杂散分析

3.3 输出功率

3.4 频率范围

3.5 本章小结

第四章 锁相频率源设计

4.1 项目指标

4.2 方案设计

4.3 锁相原理图

4.4 器件选择

4.5 5GHz~10GHz频率合成器相噪分析

4.6 环路滤波器设计

4.7 电磁兼容分析设计

4.8 控制电路设计

第五章 结果分析与总结

5.1 PCB图与实物图

5.2 锁相源测试

5.3 分析与总结

第六章 结论

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果