低相噪频率合成模块的研究与实现

发布时间：2019-08-13 08:59

【摘要】：随着科学技术的不断进步,空间通信、3G通信、卫星导航、遥控遥测、电子对抗、雷达测量等先进测试、测量电子系统得到了迅速的发展。越来越需要更高综合性能的频率源。本文首先分析了直接数字频率合成和锁相式频率合成的基本原理,对它们的具体性能做出分析。直接数字频率合成(DDS)的方式,具有频率分辨率高、调频速度快等优点,但是由于是数字波形,信号杂散丰富。几种常见的锁相式频率合成方式中,单环结构实现简单,能够平衡分辨率、相位噪声、频率范围等指标,但是在高频输出时难以实现低相位噪声要求;混频反馈的单环结构能够解决高频时的相位噪声恶化严重的问题,但是以牺牲频率分辨率为代价的;而多锁相环结构虽然能够同时解决上述问题,但是经济成本高、结构复杂、功耗大。因此,为了实现综合性能高的频率源,本文结合了DDS技术以及各常见锁相环结构的特点,提出了一种改进型的混频反馈锁相的频率源实现方式,采用VCO(-87dBc/Hz@10KHz)实现了低相位噪声(-110dBc/Hz@10kHz)输出,在达到同频段YTO振荡器相位噪声水平的基础上保持了VCO低功耗、快速调频和体积小的优势。其中关键模块是锁相环的低相噪反馈回路和由直接模拟合成技术结合DDS技术设计的参考模块。低相噪反馈回路是在混频结构的基础上提出的,它移除了在相位噪声传输模型中恶化相噪严重的分频器,能够极大的减少对相位噪声的影响,同时也不会影响频率分辨率。参考模块利用直接模拟合成为DDS提供高稳定性的外部参考时钟,DDS芯片输出高分辨率的稳定信号,后级电路对这个信号进行再处理,进一步降低信号的相位噪声和杂散水平。方案最终实现了频率范围5GHz~6GHz,频率分辨率1Hz,相位噪声优于-110dBc/Hz@10kHz,杂散抑制大于60dBc/Hz的频率源。
【图文】：

原理图,原理图,输出信号,滤波器

第四章关键电路设计与实现1GHz 信号功率达到输出要求，晶振输出信号经过放大器 HMC580 进行放大，它的 1dB 压缩点输出功率可达 22dBm，能够满足要求。二极管输出信号之间间隔为100MHz，，若用分立器件设计滤波器，比较难以抑制 900MHz 和 1100MHz 的信号，因此选择由声表滤波器 F1G02 进行滤波，相关参数如表 4-5 所示。能够很好的抑制近端谐波。C42C41C40AGND88mA

测试图,外围电路,输出频率,直接数字频率合成器

(a)输出频率为 398.7MHz (b)输出频率为 201.1MHz图 4-10AD9912 输出信号杂散测试图本方案中，输出频率范围为 200MHz~350MHz，参考频率为 1000MHz，输出频率在参考频率的 20%~40%。如图所示在这个范围内取两个点进行杂散测试。由图 4-10 可知，在输出频率为 398.7MHz 时，其最近的杂散在 200MHz 处；输出频率为 201.1MHz 时，其最近的杂散在 400MHz 处。同 ADI 公司之前的直接数字频率合成器产品不同，AD9912 拥有辅助直接数字频率合成器的可编程通道，可以降低输出频谱中的无用谐波杂散的幅度。3、DDS 外围电路设计
【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】：TN741

【参考文献】