C波段低相位噪声跳频源的研制

论文摘要

随着现代通信、雷达、电子侦察和对抗技术的飞速的发展,对作为核心部件的频率合成器的性能指标提出了更高的要求,特别是相位噪声指标。锁相式频率合成器作为现代频率合成器的主流,研究其低相位噪声合成技术是很有必要的。本文就基于此对锁相环低相位噪声理论和设计进行研究和分析。本文主要介绍了利用锁相环和混频技术,实现C波段低相噪声跳频源的方案,提出了低噪声低杂散锁相跳频源设计的一些新思路。本文首先简述了频率合成技术的发展历史和现状。然后详细介绍锁相环的基本理论,给出了相噪和杂散理论计算的分析模型,几种常用锁相频率合成器。在相位噪声分析模型的基础上得到双环变频频率合成器的最佳近端相位噪声的数学公式。最后给出频率合成器中常见环路滤波器,锁定指示器和双VCO切换的设计要点,并改良了一种的PFD锁定指示电路。在本文的最后给出了C波段低噪声锁相跳频源的设计实例,对低噪声锁相跳频源设计理论进行验证,且取得了较高的相噪和杂散指标,具有一定的指导意义

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 频率合成技术的概念与发展
• 1.2 频率合成技术的现状与展望
• 1.3 频率合成的主要性能指标
• 1.4 本文的研究意义和主要工作
• 第二章 锁相频率合成器理论分析
• 2.1 锁相环基本原理
• 2.1.1 锁相环的组成
• 2.1.2 锁相环的传输函数
• 2.1.3 锁相环的稳定性分析
• 2.2 相位噪声分析
• 2.2.1 锁相环相位噪声分析
• 2.2.2 锁相环低相位噪声设计
• 2.3 杂散抑制分析
• 2.3.1 泄漏杂散
• 2.3.2 脉冲杂散
• 2.4 锁相环频率合成器
• 2.4.1 基本锁相环频率合成器
• 2.4.2 变模分频锁相频率合成器
• 2.4.3 分数分频锁相频率合成器
• 2.4.4 下变频锁相频率合成器
• 2.5 下变频锁相频率合成器的相位噪声分析
• 第三章 频率合成器主要电路设计
• 3.1 环路滤波器的设计
• 3.1.1 三阶无源滤波器的设计
• 3.1.2 三阶有源滤波器的设计
• 3.1.3 四阶有源滤波器的设计
• 3.1.4 滤波器电阻电容的选择
• 3.1.5 小结
• 3.2 锁定指示器电路设计
• 3.2.1 正交检相器
• 3.2.2 PFD 用作锁定指示器
• 3.2.3 改良的PFD 锁定指示
• 3.3 VCO 的切换电路设计
• 3.4 电源噪声分析及对策
• 第四章 C 波段低相位噪声跳频源的研制
• 4.1 项目的指标及功能要求
• 4.2 系统方案设计与论证
• 4.2.1 系统方案及原理
• 4.2.2 方案的相位噪声估计
• 4.2.3 方案的杂散估计
• 4.3 系统的具体电路设计
• 4.3.1 HMC440 的电路设计
• 4.3.2 环路滤波器的设计
• 4.3.3 定向耦合器的设计
• 4.3.4 放大器的设计
• 4.3.5 单片机的设计
• 4.4 调试步骤
• 4.5 调试中遇到的问题及改进措施
• 第五章 实物及系统测试结果
• 5.1 实物及测试设备
• 5.1.1 实物照片
• 5.1.2 测试设备平台
• 5.2 相位噪声测试结果
• 5.3 杂散测试结果
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士学位期间的研究成果