低相位噪声和低杂散的高分辨率本振源设计与实现

发布时间：2019-10-08 06:37

【摘要】：随着通信技术的不断发展,新的蜂窝数据通信技术以及wifi通信技术对测试设备提出了更高的要求,通信测试设备主要是信号源及频谱分析仪,信号源及频谱分析仪都需要一个能满足要求的本振源。本文研究的是本振源的频率合成技术。信号本振源即可以为信号源提供载波信号,生成的载波信号再与数字信号处理完的IQ信号进行IQ调制,完成射频信号源的功能。或者是为频谱仪提供下变频的本振信号,通过与射频混频变到基带,再做数字信号处理分析,完成频谱仪的功能。所以处在硬件底层的本振源的性能对上层的应用有很大影响,本振源的性能主要有相位噪声和杂散等问题,本文主要研究相位噪声以及更重要的杂散问题,工作如下：首先介绍了锁相环中两个模块鉴相器(PD)和压控振荡器(VCO),并用数学分析了它们各自的参数。之后介绍了两模块构成的自动控制回路,并探讨了环路的特性,包括线性模型、频率响应、环路带宽等。根据这些特性探讨,引入了环路滤波器,介绍了环路滤波器在整个锁相环中起到的作用。接下来详细讨论了锁相环频率合成技术,从其原理到结构,以及相位噪声,杂散等性能进行了探讨。之后深入讲解了小数锁相环频率合成器,通过引入小数分频可以提高锁相环频率合成器的分辨率等性能。但却带来了小数杂散问题,然后介绍了一些前人研究的消除小数杂散的方法,比如相位补偿和现在广泛使用的DeltaSigma调制小数频率合成器。这些方法都能在一定程度上改善小数杂散问题但还不够理想。然后是具体的本振源设计与实现。以HITTITE公司的hmc7031p4e高分辨率频率合成芯片为中心,设计了一个从DC到6G的低相位噪声和低杂散的信号本振源。对于存在的小数杂散问题,通过引入第二参考频率的方法,输出另一个值的频率改变小数杂散分布情况,在100MHz提供参考频率有问题的地方选用这一第二参考频率。这样在不牺牲相位噪声的情况下即可解决小数杂散问题。我们设计了频点区域覆盖算法来算出第二参考频率应该输出的值,当100MHz提供参考频率有严重小数杂散问题时,则使用该频点代替。对于文章中提出的引入第二参考频率的方法,首先用100MHz作为参考频率测出有问题的点,之后再使用我们用算法算出的频点作为参考频率,对比测试结果表明,频点区域覆盖算法得出的参考频点在100MHz作为参考频率有问题时,使用该频点消除了小数杂散噪声。最后,对本文所做的工作进行了总结并展望了今后研究工作的方向。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN911.8;TN74

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本文编号：2546168