手持式频谱仪本振电路的研究与实现

发布时间：2017-09-13 00:54

  本文关键词：手持式频谱仪本振电路的研究与实现

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【摘要】：科技的迅猛发展给人们的生活带来了巨大的便利,同时反馈给科研工作更大的挑战。无线通讯技术的崛起发展促使了更多的野外作业任务,对于适应野外工作环境的便携式设备的生产研制迫在眉睫。手持式频谱分析仪是野外测量工作中广泛使用的便携式仪器,本论文在手持式频谱分析仪的大背景下,以低功耗、小体积为设计原则,以恶劣环境适应性为前提,研究并实现了手持式频谱分析仪的高指标本振源。本文首先介绍了超外差式频谱仪的工作原理及其调谐方程,比较分析了高中频调谐方案和低中频调谐方案的优缺点,结合本振技术的发展概况,确定手持式频谱仪的高中频调谐方案,并通过分析手持式频谱仪的整体项目指标,得出其本振模块的详细指标。然后结合教研室比较成熟的某3GHz射频频谱仪本振方案,设计了以低功耗为主要原则的手持式频谱仪本振电路的锁相环频率合成方案。为实现本振电路模块的低功耗设计,本文将低功耗设计技术与锁相环频率合成技术相结合,设计实现了压控振荡器的功耗控制方案和小数分频技术的低功耗方案:压控振荡器的功耗控制主要表现为供电电源的控制开关设计,同一时刻只允许一片振荡器工作,通过ADS仿真优化,最终将控制开关的关断时间限制到60ns以内;小数分频技术的低功耗主要表现为使用功耗仅为0.02W的双模分频器代替具有连续分频值的多模分频器。最后通过电路仿真验证、PCB板绘制、硬件调试,最终实现了手持式频谱仪的本振电路设计。本论文的创新点在于用压控振荡器VCO设计实现了4.9GHz~8.8GHz的宽频段本振源,并使用低功耗技术成功的降低了该本振源的电路功耗。论文最终完成了手持式频谱仪本振电路的总体设计目标。使用低功耗技术将本振电路的整体功耗控制在7W以内。电路输出信号相位噪声在4.88GHz频点处达到了-90dBc/Hz@10kHz,频率分辨率为1Hz。
【关键词】：便携式仪器 频谱分析仪 低功耗技术 本振技术 VCO
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM935.21
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 课题研究的背景及意义10-11
• 1.2 手持式频谱分析仪的发展概况11
• 1.3 频率合成技术的发展概况11-14
• 1.4 论文内容和结构安排14-16
• 第二章 频谱分析仪工作原理及关键技术基本原理16-31
• 2.1 频谱分析仪工作原理及其关键性能指标16-21
• 2.1.1 超外差频谱分析仪的工作原理17-20
• 2.1.2 手持式频谱仪的性能指标20-21
• 2.1.3 手持式频谱仪各级本振及中频信号设计21
• 2.2 锁相环频率合成技术21-29
• 2.2.1 锁相环路的闭环频率响应特性22-26
• 2.2.2 Sigma-Delta小数分频技术26-29
• 2.3 低功耗技术研究29-30
• 2.3.1 低功耗技术的研究必要性29
• 2.3.2 常用的低功耗技术29-30
• 2.4 本章小结30-31
• 第三章 手持式频谱仪本振电路的整体方案31-40
• 3.1 手持式频谱仪本振电路总体目标31
• 3.2 本振电路整体方案设计31-34
• 3.2.13GHz频谱分析仪的本振方案设计31-33
• 3.2.2 手持式频谱分析仪的本振方案设计33-34
• 3.3 低功耗模块方案设计34-39
• 3.3.1 VCO的控制方案设计34-37
• 3.3.2 小数分频技术的低功耗方案设计37-39
• 3.4 本章小结39-40
• 第四章 手持式频谱仪本振电路设计与实现40-62
• 4.1 低功耗电路设计与实现40-51
• 4.1.1 VCO供电开关电路的设计与实现40-45
• 4.1.2 小数分频低功耗电路实现45-49
• 4.1.3 射频功率的优化分配49-51
• 4.2 其它电路模块的设计与实现51-61
• 4.2.1 VCO扫描控制方案设计51-54
• 4.2.2 RF开关器件选型及其控制电路设计与实现54-57
• 4.2.3 鉴相器电荷泵具体电路设计57-60
• 4.2.4 环路滤波器具体电路设计60-61
• 4.3 本章小结61-62
• 第五章 手持式频谱仪扫本振电路调试及结果分析62-69
• 5.1 硬件调试流程62-63
• 5.1.1 整版测试62
• 5.1.2 上电测试62-63
• 5.1.3 功能性调试63
• 5.2 手持式频谱仪本振电路的单点调试结果及分析63-66
• 5.3 小数分频杂散抑制结果对比展示66-67
• 5.4 手持式频谱仪本振电路低功耗调试结果与分析67-68
• 5.5 本章小结68-69
• 第六章 总结与展望69-71
• 6.1 论文总结69
• 6.2 后续工作69-71
• 致谢71-72
• 参考文献72-75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

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2 谢宁芳;秦f=;;扫频谱分析仪关键参数解析[J];数字通信世界;2011年07期

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中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 谢廷显;Ku波段DRO-PLL的设计与实现[D];电子科技大学;2009年

2 庄寒;频谱仪的设计与研究[D];南京邮电大学;2013年

3 李云鹤;3GHz频谱分析仪扫频本振设计[D];电子科技大学;2013年

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本文编号：840553