發(fā)布時(shí)間：2020-06-11 16:54

【摘要】：由于部分衛(wèi)星研制周期的縮短,完成衛(wèi)星對(duì)地通信的數(shù)傳系統(tǒng)研制周期也大幅縮短。然而,數(shù)傳系統(tǒng)的載波頻率在國(guó)際電聯(lián)(ITU)的申報(bào)工作可能在衛(wèi)星發(fā)射前才完成。因此,為了不影響衛(wèi)星數(shù)傳系統(tǒng)的研制,數(shù)傳系統(tǒng)中的載波源輸出頻率需要考慮靈活的配置方案。論文主要研究了一種靈活配置輸出頻率的X波段載波源電路方案。論文完成了一種模塊化、高集成度的X波段頻率合成器的研制工作。論文首先綜述了國(guó)內(nèi)外較為典型的可配置載波頻率的技術(shù)方案,考慮到空間應(yīng)用限制,設(shè)計(jì)了一種將直接數(shù)字頻率合成器(DDS)的輸出用于激勵(lì)鎖相環(huán)(PLL)的混合頻率合成電路方案。論文主要工作完成了通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)結(jié)合數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)的方式實(shí)現(xiàn)DDS功能的電路設(shè)計(jì),并對(duì)DDS電路進(jìn)行了調(diào)試及測(cè)試。DDS電路為X波段載波源提供了具有高分辨率、頻點(diǎn)可配置的參考信號(hào);PLL電路引入負(fù)反饋機(jī)制,用于擴(kuò)寬系統(tǒng)帶寬,抑制雜散和穩(wěn)定輸出信號(hào)。DDS模塊采用了四層高速數(shù)字電路板設(shè)計(jì)方案,PLL模塊采用了兩層微波電路板設(shè)計(jì)方案,兩個(gè)模塊之間通過(guò)屏蔽腔進(jìn)行隔離。基于實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有條件,搭建了星載X波段載波源的測(cè)試平臺(tái),完成了DDS模塊、PLL模塊以及整個(gè)X波段載波源電路的性能測(cè)試,并對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了分析和總結(jié)。星載可配置X波段載波源的輸出信號(hào)的頻率范圍覆蓋8025MHz~8400MHz,最小頻率步進(jìn)可達(dá)1MHz,雜散抑制優(yōu)于-75dBc,二次諧波抑制優(yōu)于-27dBc,相位噪聲質(zhì)量?jī)?yōu)于-120dBc/Hz@1MHz。論文也完成了X波段載波源在零中頻接收前端系統(tǒng)中的應(yīng)用研究,獲得了比較理想的結(jié)果。最后,針對(duì)現(xiàn)有電路調(diào)試、測(cè)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問題,論文提出了進(jìn)一步優(yōu)化的方案,后續(xù)工作需要改善X波段載波源的功耗和關(guān)鍵性能。
【圖文】：

星載可配置輸出頻率的 X 波段載波源研究率的特點(diǎn)。方案的一本振和二本振都是采用外部晶振輸出激勵(lì)鎖相倍頻環(huán)的產(chǎn)生的，外部晶振的 1/4 分頻作為安裝在 DSP 單元內(nèi)的兩個(gè) DDS 的輸入，， DSP 控制兩個(gè) DDS 的頻率控制字系數(shù)，兩個(gè) DDS 即可分別產(chǎn)生發(fā)射/接收的不同中頻頻率。文獻(xiàn)[3]介紹的 X 波段深空數(shù)字應(yīng)答機(jī)以及其頻率合成單元觀圖如圖 1.2 所示。該應(yīng)答機(jī)接收/發(fā)射頻率為 7156.23MHz/8408.21MHz。20，加州理工學(xué)院的 Saman Saeedi 設(shè)計(jì)了一個(gè) 65nm 工藝的高集成度的一階頻[4]，提出了一種包含 LC 積分 VCO、采樣保持模塊、相位插值器、數(shù)字粗調(diào)和旋轉(zhuǎn)頻率微調(diào)模塊的頻率合成結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)將抖動(dòng)累計(jì)限制在一個(gè)參考時(shí)期內(nèi)，使得其具有良好的噪聲性能。該頻率源輸出頻率為 8GHz，工作電壓 1V耗 2.49mW@8GHz，相位噪聲為-113dBc/Hz@100kHz，對(duì)于參考載波信號(hào)的抑制為-64.3dB。

使得其具有良好的噪聲性能。該頻率源輸出頻率為 8GHz，工作電壓 1V，功耗 2.49mW@8GHz，相位噪聲為-113dBc/Hz@100kHz，對(duì)于參考載波信號(hào)的雜散抑制為-64.3dB。圖 1.1 X 波段深空數(shù)字應(yīng)答機(jī)頻率合成器方案框圖Figure1.1 The diagram of X-band deep space digital transponder frequency synthesizer
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：V443

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本文編號(hào)：2708188