X波段低相噪頻率合成器研究.pdf

1、微波頻率合成器是雷達(dá)、通信、電子對(duì)抗等電子系統(tǒng)的核心部件，其性能的優(yōu)劣直接影響整個(gè)電子系統(tǒng)的總體性能。相位噪聲是頻率合成器重要的技術(shù)指標(biāo)之一。本文以降低X波段鎖相頻率合成器的相位噪聲為目標(biāo)，在頻率合成器的總體技術(shù)方案分析設(shè)計(jì)、環(huán)路濾波器優(yōu)化設(shè)計(jì)、混頻器設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)總體試驗(yàn)等方面進(jìn)行了深入的研究，取得了以下研究進(jìn)展：
　　 1、根據(jù)給定的工作頻段和相位噪聲等技術(shù)指標(biāo)，對(duì)總體技術(shù)方案進(jìn)行了分析論證，確定了對(duì)壓控振蕩器(VCO)二分頻

2、輸出信號(hào)進(jìn)行混頻鎖相的頻綜總體技術(shù)方案，并對(duì)系統(tǒng)的相位噪聲進(jìn)行了仿真分析。采用二分頻鎖相的方案，可以大大降低系統(tǒng)的分頻比，從而有效地降低了由高分頻比引入的相位噪聲。另外，將VCO二分頻輸出信號(hào)作為混頻器的射頻輸入，降低了作為本振源的倍頻鏈路的設(shè)計(jì)與整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)難度。
　　 2.對(duì)混頻鎖相頻率合成系統(tǒng)中C波段900單平衡混頻器進(jìn)行了仿真分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)。根據(jù)鎖相環(huán)路增益等技術(shù)參數(shù)要求，優(yōu)化得到的混頻器性能指標(biāo)為：變頻損耗7.5-9

3、.5dB，中頻諧波的抑制度優(yōu)于60dBc，本振與射頻信號(hào)的隔離度在25-40dB，本振與中頻以及射頻與中頻的隔離度可達(dá)100dB。在鎖相頻綜系統(tǒng)試驗(yàn)研究中，該混頻模塊工作正常，實(shí)測(cè)變頻損耗與仿真結(jié)果一致。
　　 3.根據(jù)鎖相系統(tǒng)的要求，設(shè)計(jì)了三階無(wú)源環(huán)路濾波器。利用仿真軟件ADIsim對(duì)100MHz晶振以及虛擬VCO進(jìn)行了建模，并針對(duì)不同的環(huán)路模型及環(huán)路參數(shù)，結(jié)合軟件自帶鑒相芯片模型對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的性能進(jìn)行了仿真比較，選取了9.4G

4、Hz處環(huán)路帶寬為500kHz，相位裕量為45度的三階無(wú)源環(huán)路濾波器。在系統(tǒng)級(jí)聯(lián)測(cè)試時(shí)，通過(guò)反復(fù)調(diào)整實(shí)際環(huán)路濾波器的帶寬，最終當(dāng)鑒相頻率為5MHz時(shí)，選定了9.4GHz處帶寬為370kHz，相位裕量為41度的環(huán)路參數(shù)，達(dá)到了穩(wěn)定的相位鎖定狀態(tài)。
　　 4.設(shè)計(jì)了兩個(gè)C波段方環(huán)耦合高選擇性帶通濾波器，分別用作為倍頻鏈路的4.8GHz點(diǎn)頻高選擇性濾波器和混頻模塊的射頻帶通濾波器，在倍頻鏈路中有效地抑制了輸出信號(hào)中的雜散，而在混頻器中確

5、保了輸入射頻信號(hào)的頻譜純度。4.8GHz點(diǎn)頻高選擇性濾波器在4.7-4.9GHz頻率范圍的插入損耗小于3.1dB，對(duì)4.4GHz以及5.2GHz的抑制達(dá)50dBe以上。射頻帶通濾波器的頻率范圍為4.52-5GHz，插損2.2-4.7dB。所設(shè)計(jì)的濾波器已成功地應(yīng)用于鎖相頻綜系統(tǒng)聯(lián)試中。
　　 5.在開(kāi)環(huán)狀態(tài)下分別對(duì)4.8GHz倍頻鏈路、混頻模塊、鑒相模塊及環(huán)路濾波器進(jìn)行了調(diào)試。在此基礎(chǔ)上，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行閉環(huán)調(diào)試，研制成功了X波段