超宽带小步进频率合成技术研究

论文摘要

超宽带小步进频率合成器在微波测试和测量中起着极为重要的作用。随着电子设备的发展,对测试设备的性能也提出了更高的要求。理想的状况是设计一种超宽频率输出、极小频率步进、具有极快的跳频速度、大动态范围可调的功率输出、优良的相位噪声和杂散指标的频率合成器。为了实现超宽带小步进频率合成器,本文介绍了三种超宽带小步进频率合成器方案,选取DDS内插到锁相环内的方案实现整个课题。通过对方案频率分辨率、输出范围、相位噪声、杂散、输出功率等指标的论证,证实了该方案的可行性。方案论证中特别对超宽带小步进频率方案中的整数边缘杂散进行了原理分析,论证了DPLL+DDS混合频率合成方案在超宽带小步进频率合成器中对该杂散抑制的优势。利用YTO振荡器的超宽输出带宽,设计并实现了60MHz6GHz频率步进为100Hz的频率合成器,输出功率+10dBm,相位噪声6GHz@10kHz为-89dBc/Hz时,全频段杂散优于-60dBc。整个频率合成器分为主环组件、频率扩展组件、ALC组件、控制板组件、电源板组件、YTO组件。采用分层控制结构,通过SPI接口实现了模块化控制的理念。可通过USB连接上位机以及面板键盘、旋钮控制的方式实现频率合成器的所有功能控制。整个设计基本达到了测试设备的要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 序言
• 1.1 频率合成技术的发展
• 1.2 频率合成器的技术指标
• 1.3 本文的主要工作
• 第二章 超宽带小步进频率合成器技术介绍
• 2.1 频率合成技术划分
• 2.2 超宽带频率合成器的几种适用方案
• 2.2.1 模拟直接频率合成
• 2.2.2 单环小数分频
• 2.2.3 DPLL+DDS 混合频率合成
• 第三章 超宽带小步进频率合成器方案论证
• 3.1 系统方案及可行性分析
• 3.2 频率分辨率
• 3.3 频率输出范围
• 3.4 相位噪声分析
• 3.5 杂散分析
• 3.5.1 泄漏杂散
• 3.5.2 相关脉冲杂散
• 3.5.3 DDS 杂散
• 3.5.4 整数边缘杂散
• 3.6 输出功率
• 第四章 超宽带小步进频率合成器设计
• 4.1 主环组件设计
• 4.1.1 器件选型
• 4.1.2 主环组件设计考虑
• 4.1.3 主环组件PCB 介绍
• 4.2 频率扩展组件设计
• 4.2.1 器件选型
• 4.2.2 频率扩展组件设计考虑
• 4.2.3 频率扩展组件PCB 介绍
• 4.3 控制板组件设计
• 4.3.1 控制板组件方案
• 4.3.2 器件选型
• 4.3.3 控制板组件设计考虑
• 4.4 电源板组件设计
• 4.4.1 功耗估算
• 4.4.2 器件选型
• 4.5 电磁兼容设计
• 第五章 系统调试和测试
• 5.1 各个模块调试
• 5.1.1 主环组件调试
• 5.1.2 频率扩展组件调试
• 5.2 测试结果
• 5.2.1 相位噪声测试结果
• 5.2.2 谐波和杂散测试结果
• 5.2.3 输出功率测试结果
• 5.2.4 分辨率测试结果
• 第六章 总结
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士学位期间取得的成果