7GHz跳频综合器与IR-UWB同步中锁相环研究

摘要

锁相环在通信领域获得了越来越多的应用。其中频率合成技术正成为实现雷达、通信等电子系统的高性能频率源指标的关键技术之一。而近几年来对锁相环在超宽带中的应用也不断有新的提法,为一直作为脉冲超宽带难点的接收机同步技术提供了简单高效的新方案。
　　本文首先介绍了锁相技术的基本原理和特点,以及基于电荷泵锁相环的频率合成技术,同时分析和总结了在7GHz频率合成器中应用到的微波射频元器件的原理。
　　在上述工作的基础上,对7GHz频率合成器设计的研究部分,首先进行全面的方案论证,对频率合成器各部分单元电路的指标进行分配,并针对相位噪声、杂散、谐波抑制等系统指标作了可行性分析,对跳频综合器设计的关键技术问题,如环路滤波器、数据接口时序、电路布局电磁兼容的设计进行了研究。同时针对VCO射频输出与鉴相器射频输入功率不匹配问题设计了功率分配比达-13dB的耦合微带线功率分配器,并设计了适用于本频综系统谐波抑制的微带低通滤波器。测试结果表明系统在7130～7370MHz范围内实现了相位噪声优于-70dBc/Hz@1kHz,-80dBc/Hz@10kHz,-90dBc/Hz@100kHz,带内杂散抑制优于60dB,谐波抑制优于40dB,验证了该方案的可行性。
　　在超宽带接收机研究部分,首先对脉冲超宽带信号模型和脉冲锁相环的原理进行了理论分析,证明了脉冲锁相环方案实施的可行性,并通过设计实际电路对方案进行了验证,获得的脉冲锁相环应用于接收机能实现快速的捕获,并在数据段的长连”0”不超过5个帧周期的条件下仍然可以保证有一定时钟偏移下仍满足精度要求,其经济成本低,结构简单,是超宽带接收同步的一种改进。

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第一章 绪论

§1.1 锁相环的特殊应用

§1.2 微波射频器件的设计与仿真

§1.3 本论文课题来源和主要工作

第二章 锁相和射频电路设计原理

§2.1 锁相环的工作原理

§2.2 电荷泵锁相环频率合成器

§2.3 微带线及其阻抗计算

§2.4 定向耦合器理论与分析

§2.5 终端短路线原理分析

§2.6 仿真软件简介

§2.7 本章小结

第三章 7GHz跳频综合器的设计

§3.1 系统方案论证

§3.2 跳频锁相环路的设计和调试

§3.3 电磁兼容设计

§3.4 测试结果及其分析

§3.5 本章小结

第四章 跳频综合器中微波元件的设计分析

§4.1 阻抗匹配

§4.2 功率分配器的设计

§4.3 微带低通滤波器

§4.4 滤波器与功分器整体联调

§4.5 本章小结

第五章 IR-APLL在脉冲超宽带通信中的应用

§5.1 IR-UWB同步

§5.2 UWB-APLL接收同步的设计与实现

§5.3 电路验证实验

§5.4 本章小结

第六章 结束语

参考文献

致谢

作者在攻读硕士期间主要研究成果

附录