X波段频率合成源技术研究

发布时间：2017-10-19 03:22

  本文关键词：X波段频率合成源技术研究

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【摘要】：频率合成源是现代通信系统中的核心组成单元。随着科学技术不断发展,人们对于频率合成源的要求也不断提高,从单频点发展到多频点,从低分辨率发展到高分辨率,而且有越来越高的相位噪声与杂散抑制度的要求。本文根据项目需要,采用鉴相器ADF41020经过有源环路滤波器驱动宽带VCO的方案,设计了一个单锁相环宽带小步进频率合成源。该频率源结构简单,占用控制资源少,它以10MHz为步进,工作于X波段的8~8.3GHz和C波段的6~8 GHz,测试得到其相位噪声在输出频段内优于-85dBc@100kHz,杂散抑制度优于-60dBc。本文的工作内容主要包括一下两点:(1)详细分析环路滤波器的特性,以及它对锁相环的相位噪声、杂散抑制度和锁定时间的影响,总结了在宽带应用中的环路滤波器设计方法;(2)通过对比分析介绍了频率合成源各个器件的选择、电路的设计方法,以及具体的应用实现过程。在结构上,文中首先分析了锁相环的基本原理和相关指标。接着详细介绍了环路滤波器的几种结构,分析不同的环路参数对锁相环性能的影响,并且结合仿真讨论宽带环路滤波器的设计方法。然后文中经过分析确定了具体的系统方案,从芯片选型、电源设计、功率分配器设计、环路滤波器设计等几个方面来阐述了锁相环频率合成源的设计及实现过程,并介绍了原理图的绘制和PCB的布局。另外,文中分享了电路调试中的心得体会,并且列出了几个调试中遇到的典型问题。最后通过频谱仪对频率合成源进行了测试,得到它的频率、相位噪声、杂散抑制度、锁定时间等指标均满足设计要求,证明了该方案是可行的。
【关键词】：频率合成源 锁相环 环路滤波器 宽带 X波段
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN74
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-14
• 1.1 研究工作的背景与意义10
• 1.2 频率合成源的国内外研究历史与现状10-12
• 1.3 本文的主要工作12-13
• 1.4 本论文的结构安排13-14
• 第二章 锁相环技术原理14-26
• 2.1 锁相环电路结构14-18
• 2.1.1 鉴相器14-15
• 2.1.2 电荷泵15-17
• 2.1.3 环路滤波器17
• 2.1.4 压控振荡器17-18
• 2.2 锁相环电路的主要技术指标18-22
• 2.2.1 频率与功率18
• 2.2.2 相位噪声18-21
• 2.2.3 杂散抑制度21-22
• 2.3 锁相环频率合成源22-25
• 2.3.1 整数型频率合成源22-23
• 2.3.2 小数型频率合成源23-24
• 2.3.3 多环路频率合成源24-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第三章 环路滤波器的研究26-43
• 3.1 环路滤波器的基本概念26-28
• 3.1.1 环路带宽26
• 3.1.2 相位裕度26-27
• 3.1.3 零极点27-28
• 3.2 环路滤波器的结构28-36
• 3.2.1 一阶RC无源低通滤波器28-29
• 3.2.2 一阶RC无源积分比例滤波器29-31
• 3.2.3 二阶无源环路滤波器31-33
• 3.2.4 三阶无源环路滤波器33-35
• 3.2.5 三阶有源环路滤波器35-36
• 3.3 宽带环路滤波器设计36-42
• 3.3.1 输出频率对环路带宽的影响36-39
• 3.3.2 环路带宽对相位噪声的影响39-40
• 3.3.3 相位裕度对相位噪声的影响40-41
• 3.3.4 环路对杂散的影响41
• 3.3.5 环路参数对锁定时间的影响41-42
• 3.4 本章小结42-43
• 第四章 锁相环频率合成源设计43-73
• 4.1 频率合成源方案设计43-47
• 4.1.1 系统方案选择43-45
• 4.1.2 压控振荡器选择45
• 4.1.3 环路滤波器方案选择45-46
• 4.1.4 参考频率源选择46
• 4.1.5 增益模块选择46-47
• 4.2 ADF41020应用设计47-49
• 4.2.1 时序要求47-48
• 4.2.2 控制命令48-49
• 4.2.3 频率控制49
• 4.3 电源方案设计49-51
• 4.3.1 电源选择50
• 4.3.2 升压电源设计50-51
• 4.4 功率分配器设计51-56
• 4.4.1 奇偶模分析51-53
• 4.4.2 功分器理想模型仿真53-54
• 4.4.3 功分器实际模型仿真54-56
• 4.5 环路滤波器设计56-59
• 4.6 频率合成源电路设计59-65
• 4.6.1 原理图绘制60-64
• 4.6.2 电路板布局64-65
• 4.7 频率合成源模块调试65-68
• 4.7.1 电源测试65-66
• 4.7.2 参考频率源测试66
• 4.7.3 锁相环芯片测试66-67
• 4.7.4 系统调试67-68
• 4.8 频率合成源性能测试68-72
• 4.8.1 频率测试68-69
• 4.8.2 相位噪声测试69-70
• 4.8.3 杂散抑制度测试70-71
• 4.8.4 锁定时间测试71-72
• 4.9 本章小结72-73
• 第五章 全文总结与展望73-74
• 5.1 全文总结73
• 5.2 未来展望73-74
• 致谢74-75
• 参考文献75-78
• 攻读硕士学位期间取得的成果78-79

【参考文献】

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本文编号：1058756