Ku波段宽带低噪声雷达跳频源的研制

摘要

频率合成器是电子系统的心脏，是决定电子系统性能的关键设备，在我们的生活中扮演着重要的角色。随着现代军事、国防及无线通信事业的发展，移动通信、雷达、制导武器、电子测量仪器和电子对抗等电子系统对频率合成器提出了越来越高的要求。世界各国都非常重视频率合成器的研究与应用，低相位噪声、高纯频谱、高速捷变和高输出频段的频率合成器已经成为频率合成发展的主要趋势。 本文首先介绍了频率合成器的分类和发展过程及应用意义。其次分析了锁相环的基本组成、原理及其性能。并介绍了频率合成器的常用方案的结构及各自有缺点。然后详细分析了频率合成器两个关键指标，相噪和杂散的产生机理及特性。给出了相噪和杂散理论计算的分析模型，以及如何对环路参数进行选取来优化频率合成器的性能，并给出了四种常用三阶环路滤波器的具体设计方法。最后，根据上述频率合成的理论以实例设计了一个Ku波段宽带低相噪频率源的详细设计方法。针对本课题要求输出频段较高、相位噪声低、输出波动小的指标，提出双环混频方案进行分析验证，并用MATLAB软件辅助环路滤波器的分析和设计；同时，为了克服频率源输出功率波动问题，介绍了利用ADS仿真软件设计了一种高频率宽带AGC电路并实现。同时给出了频综源实物照片和相噪、杂散及功率波动测试结果。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1频率合成器发展概述

1.2频率合成器发展近况与展望

1.3本课题研究的意义

1.4论文结构及内容安排

第二章PLL频率合成器基本原理

2.1锁相环的基本原理

2.1.1鉴相器(PD)

2.1.2环路滤波器(LF)

2.1.3压控振荡器(VCO)

2.2锁相环路的主要性能分析

2.2.1 锁相环路的线性相位模型

2.2.2锁相环路的捕获性能

2.2.3锁相环路的跟踪性能

2.3基本锁相环频率合成器

2.3.1变模分频锁相频率合成器

2.3.2分数分频锁相频率合成器

2.3.3下变频锁相频率合成器

2.3.4上混频锁相频率合成器

第三章PLL频率合成器的环路分析设计

3.1 PLL频率合成器的相位噪声分析

3.1.1 PLL频率合成器环路相噪的传递函数

3.1.2 PLL频率合成器环路的最优带宽的选择

3.1.3 PLL频率合成器环路相噪计算模型

3.2 PLL频率合成器的杂散性能分析

3.2.1泄漏杂散

3.2.2脉冲杂散

3.2.3鉴相器电荷泵的输出

3.3 PLL频率合成器环路滤波器的设计

3.3.1 环路滤波器的基本概念

3.3.2环路滤波器设计方法

3.3.3三阶环路滤波器的设计

第四章 Ku波段宽带低相位噪声雷达跳频源的研制

4.1项目的指标及功能要求

4.2系统方案设计与论证

4.2.1系统方案及工作方式

4.2.2系统方案可行性论证

4.3系统的详细设计

4.3.1主锁相环的设计与仿真

4.3.2辅锁相环设计与仿真

4.3.3双VCO的切换

4.3.4输出AGC电路

4.3.5数字控制部分

4.4系统总体设计与调试过程中应该注意的问题

4.5 工艺介绍

4.5.1导电胶工艺

4.5.2管芯焊接工艺

第五章 实物及系统测试结果

5.1实物及测试设备

5.1.1 实物照片

5.1.2测试设备

5.2测试结果

5.2.1相位噪声测试结果

5.2.2杂散测试结果

5.2.3功率波动测试结果

第六章 结束语

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间的研究成果