宽带高性能微波频率源设计与实现

摘要

频率源在现代雷达、通信、电子对抗等系统中有着广泛的应用，它的好坏直接影响电子设备和系统的性能指标。因此频率源被人们喻为众多电子系统的心脏。随着电子技术的发展，应用频率、精度和稳定度要求的不断提高。传统的晶体振荡器直接输出方式已不能满足要求。因此，频率合成技术得以大力发展。
　　本文首先对频率合成技术的发展历史及现状做个简单的介绍，并对一些主要的频率合成技术进行讨论，对比各自的优缺点。最终采用直接数字合成（DDS）混频分频驱动锁相环方式，将DDS产生的10MHz-14MHz带宽密跳点信号，与3300MHz低附加相噪倍频信号混频后变至3310MHz-3314MHz。该信号再经固定分频后作为频率合成单元的参考信号,频率合成单元合成出4000MHz-8000MHz的基础频段，再通过分频器实现1000MHz-8000MH频段输出。高频段通过乘二倍频方式实现,最后经开关滤波输出1000MHz-16000MHz频率范围信号。文中着重论述1000MHz-16000MHz宽带高性能微波频率源的方案规划和具体设计实现过程，并在方案论证中结合具体设计经验对各项指标做了详细的计算和分析，确保方案的可实现性。该频率源可大体划分为参考源单元、DDS单元、频标单元、频率合成单元、频率扩展单元和控制及电源处理单元。
　　对其中涉及的关键技术—低附加相噪高次倍频技术进行深入研究，提出采用阶跃恢复二极管实现高次倍频的解决方案。通过分析影响相位噪声恶化的原因，设计出低附加相噪倍频电路并对测试数据进行分析。在完成关键技术攻关后加上适当的电路结构和选取合适的器件精心设计并调试，实现了1000MHz-16000MHz宽带高性能微波频率源项目。该频率源具有较完备的人机控制界面即可作为生产科研通用仪器使用，又可以作为其他频率源产品的核心模块使用，具有较为广阔的市场前景。

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第一章 前言

1.1频率源简介

1.1.1直接模拟合成

1.1.2直接数字合成

1.1.3间接模拟合成

1.1.4间接数字合成

1.1.5频率合成技术的对比分析

1.2频率源的研究现状及发展动态

1.3应用背景及本文主要工作

第二章 1～16GHz宽带高性能微波频率源方案论证

2.1主要技术指标

2.2总体方案介绍

3.3GHz3.3GHz

2.3.1 频率范围

2.3.2 输出功率

2.3.3 频率步进

2.3.4 跳频时间

2.3.5 相位噪声

2.3.6 杂散抑制

第三章 1～16GHz宽带高性能微波频率源设计与实现

3.1 模块单元实现

3.1.1 参考源模块

3.1.2 DDS模块

3.1.3 频标模块

3.1.4 频率合成模块

3.1.5 频率扩展模块

3.1.6 电源处理及控制模块

3.2 低附加相噪高次倍频技术的设计实现

3.2.1阶跃恢复二极管倍频技术介绍

3.2.2谐波发生器初值计算

3.2.3谐波发生器电路的仿真设计

3.2.4谐波发生器设计实现与测试分析

第四章 调试及测试结果

4.1 调试步骤及方法

4.2 测试结果

第五章 总结

致谢

参考文献

附录

攻读硕士学位期间取得的成果