C波段低相噪锁相介质振荡器的设计

论文摘要

随着雷达和无线通信事业的不断发展,系统对本振源提出了越来越高的要求。寻求更低相位噪声、更纯频谱和更高稳定度的本振源成为发展的主要趋势。锁相介质振荡器(PDRO)由于其优异的噪声性能、频谱纯度和稳定度广泛应用于频率合成和微波振荡源中。PDRO中最关键的部分是压控介质振荡器(DRVCO)。目前的DRVCO中较常见的是串联反射型与并联反馈型,而后者在相位噪声上要优于前者且易于实现和调试。本课题是要设计及实现一个7.6GHz的C波段低相噪锁相介质振荡器,鉴于并联反馈DRVCO的优异的噪声性能,本人设计及实现了一个7.6GHz的含有并联反馈DRVCO的锁相点频源。为了增加设计的精确度,本人用Ansoft公司的Serenade8.71对并联反馈型DRO进行仿真和性能分析。然后进行锁相环路的设计,在锁相环电路中选用了取样鉴相器,它与数字鉴相器相比具有更低的相位噪声。.最后对硬件进行调试而得到最终电路。本文先分析了一般振荡器的基本原理,然后介绍了锁相环的工作原理,环路滤波器的设计及噪声理论进行了阐述,接着介绍了介质谐振器的工作原理,并在此基础上介绍了常见的两种结构的介质谐振器稳频振荡器的工作原理,接着详细论述了本课题中DRVCO的设计、仿真和硬件实现,以及锁相环路的设计和调试,以及在调试中对低相噪的实现所进行的研究,并给出了结论。最后对不足之处提出改进措施。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 微波源概述
• 1.2 取样锁相介质振荡器
• 1.2.1 取样锁相环
• 1.2.2 介质振荡器
• 1.3 本课题完成的主要工作
• 第二章 振荡器的基本理论
• 2.1 振荡器原理
• 2.1.1 负阻式振荡器
• 2.1.2 反馈式振荡器
• 2.2 振荡器相位噪声分析
• 2.2.1 相位噪声的定义
• 2.2.2 相位噪声的表示
• 2.2.3 振荡器相位噪声的 Leeson 模型
• 2.3 本章小结
• 第三章 锁相环理论与分析
• 3.1 锁相环的基本原理
• 3.1.1 鉴相器
• 3.1.2 环路滤波器
• 3.1.3 压控振荡器
• 3.2 锁相环的线性分析
• 3.3 锁相环的稳定性分析
• 3.4 锁相环最佳环路带宽的选择
• 3.5 脉冲取样鉴相器
• 3.6 脉冲取样鉴相芯片的介绍
• 3.7 本章小结
• 第四章 介质振荡器的理论与分析
• 4.1 介质谐振器
• 4.2 并联反馈型介质谐振器振荡器的工作原理
• 4.3 串联反馈型介质谐振器振荡器的工作原理
• 4.4 电调谐介质谐振器振荡器
• 4.5 本章小结
• 第五章 C 波段低相噪锁相介质振荡器的设计
• 5.1 压控介质振荡器电路的设计
• 5.1.1 介质谐振器
• 5.1.2 介质谐振器中介质的选择
• 5.1.3 有源器件的选择
• 5.1.4 设计振荡器必须满足的两个条件
• 5.1.5 介质振荡器的仿真
• 5.1.6 介质振荡器的机械调谐
• 5.1.7 电压控制介质振荡器的实现
• 5.1.8 介质振荡器的版图设计
• 5.1.9 介质振荡器相位噪声的调试
• 5.1.10 介质振荡器的相位噪声曲线
• 5.1.11 介质振荡器的输出功率
• 5.2 取样鉴相锁相环的设计
• 5.2.1 锁相环鉴相器电路设计
• 5.2.2 环路滤波器的设计
• 5.2.3 压控振荡器
• 5.2.4 锁相环的电路原理图及版图
• 5.2.5 环路参数的设计
• 5.2.6 锁相环的调试
• 5.2.7 锁相环的频谱图
• 5.2.8 锁相环信号的输出功率
• 5.2.9 锁相环信号的相位噪声
• 5.3 本章小结
• 第六章 全文总结
• 6.1 主要结论
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文