宽带锁相式频率合成器快速锁定模式研究

论文摘要

锁相式频率合成器(PLL Frequency Synthesizer)作为通信系统的核心部件,广泛运用于通信系统中,在现代通信和信息处理系统中扮演着极为关键的角色。在射频与模拟电子系统中,作为本地振荡器,它的性能指标在系统性能指标中起着决定性的作用。目前,在无线和移动通信应用中,随着数据传输速度的提高,射频发射接收机的本振频率合成器的锁定时间愈来愈成为设计的关键指标。频率合成器的频率切换时间决定了通信系统的信道切换速度以及系统的建立时间。在军事跳频通信领域中,跳频速度越快,越难以被跟踪,越有利于提高数据通信安全。超宽带、快速锁定、低相位噪声、低杂散、小型化、全集成的锁相环频率合成器设计始终是现代无线通信系统的一个挑战。本文论述了锁相环频率合成器的工作原理,相位噪声和杂散,以及动态锁定过程,阐述了多种加快锁定速度的方法,结合近期研制的“5.1～7.4GHz频率合成器”,采用高速数字电路,配合温度探头、A/D、D/A等辅助,智能化的完成对宽频带、高压控灵敏度、高温漂(老化)率VCO的控制、学习,及测试。通过直接预置压控振荡器的电压减小起始频差,有效的缩短锁相式频率合成器的锁定时间,大大加快了锁定速度,而且没有以牺牲相位噪声和杂散水平为代价,实现宽频带合成器的捕获、锁定及动态修正。本文对于超宽带锁相式频率合成器的快速锁定模式的研究,有着非常重要的现实意义和较为广阔的应用前景。

论文目录

• 目录
• 摘要
• ABSTRACT
• 前言
• 第一章 频率合成器概述
• 1.1 频率合成器的概念及其发展
• 1.2 频率合成的方法
• 1.2.1 直接模拟频率合成（DAFS）
• 1.2.2 锁相环路频率合成（PLLFS）
• 1.2.3 直接数字频率合成（DDFS）
• 1.2.4 DDFS/PLLFS混合频率合成器
• 1.3 频率合成器的主要性能指标
• 1.3.1 频率范围
• 1.3.2 频率分辨率
• 1.3.3 频率稳定度和准确度
• 1.3.4 相位噪声
• 1.3.5 杂散
• 1.3.6 频率转换时间
• 1.4 频率合成技术近况及其展望
• 1.4.1 频率合成器芯片
• 1.4.2 频率合成器的EDA实现
• 1.4.3 直接数字频率合成的DSP实现
• 1.5 本文的主要研究内容和意义
• 第二章 方案的优化
• 2.1 加快锁定速度的方法
• 2.1.1 动态环路带宽法
• 2.1.2 分数分频法
• 2.1.3 电压（频率）预置法
• 2.2 快速锁定最新进展
• 2.3 方案的基本思想
• 2.4 系统的主要功能
• 第三章 理论分析与电路实现
• 3.1 基本概念
• 3.2 辅助捕获方法
• 3.2.1 辅助鉴频
• 3.2.2 变带宽
• 3.2.3 变增益
• 3.2.4 预制电压
• 3.2.4.1 人工电调
• 3.2.4.2 自动扫描
• 3.3 技术指标与实现框图
• 3.4 接口与控制关系
• 3.4.1 接口关系
• 3.4.2 控制关系
• 3.4.3 仿真数据
• 3.5 组成及工作原理
• 3.5.1 系统的工作流程框图
• 3.5.2 高速单片机控制技术
• 3.5.3 快速高精度D/A、A/D技术
• 3.5.4 自动误差消除技术
• 3.5.5 智能控制技术
• 3.5.6 高精度模拟、数字电路设计技术
• 3.5.7 实时温度检测补偿技术
• 3.5.8 老化控制技术
• 3.5.9 VCO特性模拟
• 第四章 系统调试
• 4.1 高速数控与VCO特性的标定
• 4.2 温度的实时标定
• 4.3 DAC电路的设计
• 4.4 控制电压的合路
• 4.5 测试模式及锁定时间的测量
• 4.5.1 测试模式
• 4.5.2 锁定时间的测量
• 4.6 学习模式
• 4.6.1 新VCO的"学习"
• 4.6.2 老化、漂移后的重新学习
• 结论
• 参考文献
• 后记