【摘要】：頻率合成器,是一種以一個或多個穩(wěn)定度和準(zhǔn)確度高的參考信號作為基準(zhǔn),采用加、減、乘、除等頻率合成方式產(chǎn)生想得到的任意頻率信號的信號源。頻率合成器具有極高的穩(wěn)定度和準(zhǔn)確度,憑此優(yōu)點其廣泛應(yīng)用于電子對抗、導(dǎo)航、通信等系統(tǒng)中,作為組成這些系統(tǒng)的重要部件,整個系統(tǒng)的性能也最受頻率合成器性能的影響。本論文的研究來源于一個超寬帶低雜散低相噪頻率合成器項目,本文的研究目標(biāo)是成功研制一臺帶寬達(dá)380MHz~18GHz、相位噪聲優(yōu)于-80 dBc/Hz@1 kHz、雜散優(yōu)于-60 dBc、體積不大于236(mm)×200(mm)×40(mm)的高性能小體積頻率合成器,該頻率合成器同時具有脈沖調(diào)制、功率控制等功能。本論文從國內(nèi)外對頻率合成器的研究動態(tài)出發(fā),對目前主要的四種頻率合成技術(shù)做了簡要闡述。本文通過對各種頻率合成技術(shù)的優(yōu)缺點進(jìn)行比較,同時結(jié)合要實現(xiàn)的參數(shù)指標(biāo)要求,最終確定采用PLL(Phase-Locked-Loop)+DAS(Direct Analog Frequency Synthesis)的混合式頻率合成方案進(jìn)行頻率合成,采用開關(guān)調(diào)制的方法實現(xiàn)脈沖調(diào)制功能,采用單片機(jī)控制數(shù)控衰減器的方式實現(xiàn)功率控制,并對各環(huán)節(jié)的設(shè)計可行性進(jìn)行詳細(xì)分析。本文接著闡述了結(jié)構(gòu)設(shè)計,通過內(nèi)嵌外套的大小管殼設(shè)計,合理將空間劃分為四層,大大提高空間利用率。整個系統(tǒng)方案可以分為基帶源部分和高頻段部分,本論文最重要的內(nèi)容即闡述基帶源部分和高頻段部分的設(shè)計。基帶源采用PLL技術(shù)合成基帶信號,高頻段部分采用DAS技術(shù)的倍頻方式合成高頻段信號,其中基帶源的設(shè)計是本論文最核心的部分,這是因為整個頻率合成器的性能由基帶源決定。本文的設(shè)計創(chuàng)新點是在基帶源的設(shè)計中采用兩級PLL級連設(shè)計,前級PLL為后級PLL提供可變參考頻率,以此避開某些頻率點的整數(shù)邊界雜散。高頻部分的設(shè)計中對倍頻后信號的分段濾波進(jìn)行了詳細(xì)闡述,以論證低雜散性能的設(shè)計可實現(xiàn)性。最后,本設(shè)計裝配出實物,通過調(diào)試后封帽實測,所有指標(biāo)滿足要求,本論文的研究目標(biāo)成功實現(xiàn)。
【圖文】：

上文可以看到，小數(shù)分頻鎖相環(huán)頻率合成技術(shù)優(yōu)點較多，下面就對其原簡要的闡述。小數(shù)分頻鎖相環(huán)頻率合成技術(shù)，顧名思義，，輸出頻率是參考頻率的小數(shù)原理如下：在分頻器工作的每 Z 個周期內(nèi)，不采用恒定的單一分頻比，而是采用兩頻比，比如一部分采用 Y 分頻，剩余部分采用（Y + 1）分頻，其中進(jìn)行 Y 分個周期，進(jìn)行（Y + 1）分頻 n 個周期，并且 m + n = Z，于是可以算出總的 Z期內(nèi)的等效平均分頻比，如下式：[Y × m + ( Y + 1 ) × ( Z  m ) ] / Z = Y + n / Z 采用這種等效平均分頻比的方式進(jìn)行的小數(shù)分頻會給鎖相環(huán)引入比較嚴(yán)小數(shù)雜散，這當(dāng)然不是我們想要的結(jié)果，需要尋求解決小數(shù)雜散的辦法。源ΔΣ 調(diào)制技術(shù)應(yīng)運而生，該技術(shù)可以有效解決小數(shù)分頻帶來的小數(shù)雜散，并且實現(xiàn)，比起傳統(tǒng)的相位補(bǔ)償方法優(yōu)勢明顯[16,17]。圖 2  2 給出了 ΔΣ 調(diào)制技術(shù)數(shù)分頻鎖相環(huán)原理框圖。1/R KΦ H（s） KVCO/s參考信號

第四章 基帶源設(shè)計由第二章給出的系統(tǒng)方案可知，本方案中頻率合成主要分為基帶源頻率合成和高頻段的 DAS 式頻率合成兩部分。本章將詳細(xì)闡述基帶源的現(xiàn)，本章的重點工作就是解決基帶源頻率合成時會出現(xiàn)的問題，以得到高的基帶頻率信號——380 MHz ~ 6 GHz 頻段信號，經(jīng)濾波、放大后可以頻率合成器的低頻段輸出信號，同時也作為 6 GHz ~ 18 GHz 頻段的參考4.1 概述基帶源頻率合成的設(shè)計方案框圖如圖 4  1 所示，10 MHz 的參考輸通過第一級 PLL 鎖相得到較高的頻率信號作為第二級 PLL 的參考輸入級 PLL 再鎖相得到信號輸出給放大器。MCU 為兩級 PLL 提供控制數(shù)據(jù)將第二級鎖相環(huán)產(chǎn)生的信號放大后輸出給后級。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN74

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本文編號：2694875