2～7GHz宽带YTO扫频源的设计

论文摘要

扫频源是无线通信系统、雷达以及电子测量仪器等现代电子设备的核心,其指标直接决定了电子设备的性能。随着电子设备的工作频率不断提高,对2～7GHz波段扫频源的需求不断增大,对其相位噪声、杂散等指标的要求日益提高。本文提出了一种2～7GHz宽带YTO扫频源的设计方案,其相位噪声优于-95dBc/Hz@10kHz、杂散低于-60dBc、频率步进可达3Hz,以满足电子设备的上述要求。文中介绍了振荡器及频率合成技术,详述了扫频源的指标实现、方案选择以及方案的实现。各种振荡器中,YTO具有频带宽、输出频率稳、相位噪声低、线性度高等特点,为本设计首选;∑-△调制小数分频PLL单环频率合成器具有相位噪声低、杂散性能好、频率步进小、集成度高等优点,为本设计首选方案;相位噪声、杂散及频率步进是扫频源最重要的几个指标。在PLL频率合成器中,相位噪声主要来源于参考源、振荡器以及环路其它部分,为使合成器相位噪声优于-95dBc/Hz@10kHz,本文选择高性能OCXO的作为参考源,低相位噪声的YTO作为振荡器,低噪声PLL集成芯片,合理设计环路;杂散水平取决于∑-△调制器的算法,频率步进取决于∑-△调制器的小数位数,为满足设计要求,本文选用Hittite的HMC701LP6CE实现PLL的主要功能。本文最后给出实物及测试结果,验证了本设计方案的可行性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状和发展趋势
• 1.3 本文内容
• 第二章 频率合成源的指标及方案分析
• 2.1 频率合成源的指标
• 2.2 频率合成技术
• 2.2.1 直接模拟合成
• 2.2.2 DDS 合成技术
• 2.2.3 间接PLL 合成技术
• 2.2.4 混合式频率合成技术
• 2.3 频率合成源的方案比较
• 2.3.1 ∑-△调制小数分频锁相频率合成方案
• 2.3.2 单环与多环的方案比较
• 2.3.3 方案比较和结论
• 2.4 本章小结
• 第三章 2～7GHz 宽带YTO 扫频源的指标及整体方案
• 3.1 宽带YTO 扫频源的指标要求及分析
• 3.2 关键器件的选型
• 3.2.1 PLL 芯片的选择
• 3.2.2 YTO 的选择
• 3.2.3 YTO 驱动电路的选择
• 3.2.4 参考频率源的选择
• 3 .3 宽带 YTO 扫频源的整体方案
• 3.4 本章小结
• 第四章 2～7GHz 宽带YTO 扫频源的电路实现
• 4.1 PLL 模块电路设计
• 4.1.1 PLL 芯片模块的接口设计
• 4.1.2 PLL 芯片外围电路的设计
• 4.1.3 快速锁定的电路设计
• 4.1.4 失锁检测电路的设计
• 4.2 环路滤波器的设计
• 4.2.1 环路特性的两个重要参数
• 4.2.2 常用环路滤波器的结构
• 4.2.3 电荷泵型锁相环环路分析
• 4.2.4 宽带YTO 扫频源的环路参数计算
• 4.3 电源设计
• 4.4 控制模块的电路及软件设计
• 4.4.1 控制模块的电路设计
• 4.4.2 控制模块的软件设计
• 4.4.3 频率控制功能的实现
• 4.5 YTO 组件接口设计
• 4.6 印制电路的设计
• 4.7 微带线功分器的设计
• 4.8 本章小结
• 第五章 调试及测试结果分析
• 5.1 电路调试
• 5.2 系统仿真结果
• 5.3 系统测试结果分析
• 第六章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果