X波段低相噪取样锁相介质振荡器

论文摘要

频率源是通信、雷达、仪器、空间电子设备和电视等电子系统的心脏,其好坏直接影响系统的性能指标。频率综合技术已有近80年的历史,所经历的发展大致分为以下几个技术阶段:直接频率合成、锁相间接式频率合成、直接数字式频率合成、分数频率合成以及混合式频率合成。其中,锁相间接式频率合成是目前最成熟并且使用最多的频率合成方式之一。取样锁相频率合成器具有高性能、小体积、低功耗、以及低成本的优点。相比数字锁相频率合成器,它具有更好的相位噪声性能。本文首先以振荡器的基本理论为基础,求得介质振荡器有源电路部分拓扑结构。再结合HFSS和ADS仿真软件,通过仿真分析,得出了介质振荡器输出频率主要取决于介质谐振器自身谐振频率的结论,并通过实验验证了这一结论。其次,本文分析了取样鉴相芯片各组成部分的原理,阐述了取样锁相的工作机理。之后,本文以文氏电桥振荡器为原型,深入介绍了其原理和参数确定方法,结合Multisim仿真软件,综合设计了扩捕扫描电路和有源环路滤波电路。本文设计并制作了11.5GHz电调介质振荡器（VCDRO）,其机械调谐带宽285MHz,015V电调谐带宽11.6MHz。我们采用100MHz晶体振荡器作为参考输入,利用取样锁相技术,最终输出频率11.5GHz,输出功率13.05dBm,在偏离载波10kHz处的相位噪声为-110.34dBc/Hz,1GHz带宽内的杂散抑制优于-80dBc,达到了很好的技术指标。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 微波固态源概述
• 1.2 取样锁相介质振荡器的国内外发展概况
• 1.2.1 介质谐振器的发展史
• 1.2.2 VCDRO 的发展史及研究现状
• 1.2.3 取样锁相介质振荡器的国内外研究现状
• 1.3 课题的意义和研究内容
• 第二章 振荡器基本理论
• 2.1 负阻振荡器原理
• 2.2 FET 振荡器
• 2.3 电调介质振荡器原理
• 第三章 X 波段介质振荡器设计
• 3.1 介质振荡器原理
• 3.1.1 介质谐振器运作原理
• 3.1.2 介质振荡器概述
• 3.2 并联反馈介质振荡器的设计
• 3.2.1 有源器件选择
• 3.2.2 偏置电路设计
• 3.2.3 有源电路仿真
• 3.2.4 选频特性分析
• 3.3 DRO 实验测试
• 第四章 低相噪取样锁相环路设计
• 4.1 取样锁相环路工作原理
• 4.2 器件选取
• 4.3 取样锁相电路的设计
• 4.4 扩捕扫描电路设计
• 4.4.1 文氏电桥振荡器
• 4.4.2 扩捕电路设计
• 4.5 环路滤波器设计
• 第五章 实验测试及分析
• 5.1 实验目标
• 5.2 实验研究
• 5.2.1 DRO 测试分析
• 5.2.2 扩捕电路测试
• 5.2.3 相位噪声测试及分析
• 5.2.4 杂散测试及分析
• 5.2.5 谐波抑制测试
• 5.2.6 实物图片及体积
• 5.3 实验结论分析
• 第六章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果