本文選題：可調(diào)開(kāi)環(huán)濾波器 + 壓控振蕩器��； 參考：《電子科技大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：頻率合成器是射頻和微波測(cè)量/測(cè)試以及通信系統(tǒng)中的重要組成部分,而壓控振蕩器(VCO)是頻率合成器的核心器件。射頻和微波領(lǐng)域?qū)︻l率覆蓋范圍寬、線性度好、相位噪聲低的VCO的追求從未止步。本文首先介紹了VCO的歷史及發(fā)展現(xiàn)狀,分析了現(xiàn)有的幾種以微帶帶通濾波器為諧振網(wǎng)絡(luò)的振蕩器的優(yōu)缺點(diǎn)。接著介紹了一種寬帶VCO,這種結(jié)構(gòu)的VCO由以可調(diào)開(kāi)環(huán)濾波器為諧振網(wǎng)絡(luò)的反饋型振蕩器擴(kuò)展而來(lái),具有頻率覆蓋范圍寬、相位噪聲低的特點(diǎn)。接著,本文詳細(xì)介紹了可調(diào)開(kāi)環(huán)濾波器以及以它為諧振網(wǎng)絡(luò)的振蕩器的設(shè)計(jì)步驟。根據(jù)振蕩器的相位噪聲模型,綜合考慮濾波器的群時(shí)延和插損對(duì)相位噪聲的影響,引入了一個(gè)衡量濾波器對(duì)振蕩器相位噪聲影響的參數(shù)PNFOM。以PNFOM最小為目標(biāo)仿真設(shè)計(jì)了一個(gè)中心頻率為2GHz的開(kāi)環(huán)帶通濾波器并將其擴(kuò)展為可調(diào)濾波器,調(diào)諧范圍的中心頻率為1.7~2.3GHz。以所設(shè)計(jì)的開(kāi)環(huán)濾波器為諧振器,以復(fù)數(shù)品質(zhì)因數(shù)最高的頻率為輸出頻率仿真設(shè)計(jì)了一個(gè)輸出頻率為1.871GHz的振蕩器,并將其擴(kuò)展為VCO。通過(guò)實(shí)際測(cè)試測(cè)得VCO的輸出頻率為1.61~2.10GHz,相位噪聲為-113~-104dBc/Hz@100kHz,且線性度較高。其次,設(shè)計(jì)了一個(gè)DDS驅(qū)動(dòng)混頻鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)的小步進(jìn)頻率合成器對(duì)VCO進(jìn)行鎖定測(cè)試。對(duì)方案進(jìn)行了詳細(xì)的論證,詳細(xì)介紹了抑制頻率合成器雜散的多種方法,證明該方案具有頻率步進(jìn)小,相位噪聲低,雜散抑制度高的特點(diǎn)。最終測(cè)得頻率合成器的輸出頻率為1620~1838MHz,頻率步進(jìn)為11Hz,相位噪聲優(yōu)于-115dBc/Hz@10kHz,雜散優(yōu)于-47dBc。最后,對(duì)設(shè)計(jì)和測(cè)試中所遇到的問(wèn)題進(jìn)行了分析,并提出了解決方法。特別是對(duì)低噪聲放大器MGA-68561嚴(yán)重惡化恒溫晶振相位噪聲的問(wèn)題進(jìn)行了進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)研究。通過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn),所設(shè)計(jì)的三種基于硅BJT管的低噪聲放大器對(duì)恒溫晶振相位噪聲的惡化小于2dB。替換了低噪聲放大器之后,頻率合成器的相位噪聲得到了改善。
[Abstract]:Frequency synthesizer is an important part of RF, microwave measurement / test and communication system, and VCO is the core device of frequency synthesizer. The pursuit of VCO with wide frequency coverage, good linearity and low phase noise in RF and microwave fields has never stopped. In this paper, the history and development of VCO are introduced, and the advantages and disadvantages of several kinds of oscillators with microstrip bandpass filter as resonant network are analyzed. Then a wideband VCO is introduced, which is extended by a feedback oscillator with tunable open-loop filter as the resonant network. It has the characteristics of wide frequency coverage and low phase noise. Then, the tunable open-loop filter and the design steps of the oscillator with it as the resonant network are introduced in detail. Based on the phase noise model of the oscillator, a parameter PNFOM is introduced to measure the effect of filter on the phase noise of the oscillator, considering the influence of the filter group delay and the insertion loss on the phase noise. An open-loop band-pass filter with a center frequency of 2GHz is designed and expanded to tunable filter with the minimum of PNFOM as the target. The center frequency of the tunable range is 1.7 ~ 2.3GHz. Using the designed open-loop filter as the resonator and the frequency with the highest complex quality factor as the output frequency, an oscillator with an output frequency of 1.871GHz is designed and extended to VCO. The output frequency of VCO is 1.61 ~ 2.10 GHz and the phase noise is -113 ~ 104dBc / Hz-104dBcr / Hz-10kHz, and the linearity is high. Secondly, a small step frequency synthesizer driven by DDS is designed to test the VCO. The scheme is demonstrated in detail, and several methods to suppress the spurious of frequency synthesizer are introduced in detail. It is proved that the scheme has the characteristics of low frequency step, low phase noise and high spurious suppression degree. Finally, the output frequency of the frequency synthesizer is 1620t 1838MHz, the frequency step is 11Hz, the phase noise is better than -115dBc / Hz-10kHz, the spurious is better than -47dBc. Finally, the problems encountered in the design and test are analyzed, and the solutions are put forward. In particular, a further experimental study is carried out on the low noise amplifier (LNA), which seriously deteriorates the phase noise of the thermostatic crystal oscillator. It is found that the degradation of phase noise of the three kinds of low noise amplifiers based on silicon BJT transistor is less than 2 dB. The phase noise of the frequency synthesizer is improved by replacing the low noise amplifier.
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN74

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本文編號(hào)：1870271