宽带小数N分频锁相环频率综合器快速锁定技术

发布时间：2020-11-09 03:29

　　 频率合成技术就是利用若干个稳定、准确的频率源通过一系列处理技术产生所需高稳定度和高准确度的参考频率的技术。频率综合器又叫频率合成器,是无线通信系统中的关键部件,在收发信机、雷达、通信设备、检测仪器等电子设备中被广泛使用。跳频通信就是针对传统无线通信技术常遇到的侦听,干扰等问题,运用频率合成技术产生的一种抗干扰性能极强的通信方式。跳频速度作为跳频通信抗干扰性能的关键指标之一,是近年来在国内外电子对抗领域一直以来的研究热门。锁相环因其频率准确度高,抗干扰能力强,在现代频率合成技术中比较受欢迎,对于锁相环频率综合器来说,提高跳频速度的关键是提高锁相环的锁定速度。针对这一应用背景,本文首先阐述了频率合成技术的概念和发展现状,锁相环作为相干间接频率合成法的关键技术,相较于传统频率合成技术具有输出信号稳定、准确等优势。其中近年来兴起的小数分频锁相环可以在保证较高鉴相频率的基础上满足小频率步进的要求,这就进一步改善了环路的抗噪性能。本文其次对锁相环的基本理论和基本分析方法进行了详细论述,给出了相位噪声和杂散的定义以及估计方法,针对快速锁定技术,选用了合适的锁相环芯片,结合锁相环原理和国内外文献研究了几种常用的改善快锁性能的方法。最后本文针对一些高集成度的锁相环芯片在应用到快速锁定频率综合器时,其提供的快速锁定功能不能有效改善锁定时间这一工程现状,在所用芯片的基础上验证分析了通过变环路带宽改善锁定时间的方法,给出了快速锁定频率综合器的具体设计方法,详细总结了从方案设计到PCB布板再到系统调试的设计和工作流程,完成了高集成度的宽带锁相环芯片ADF4350快速锁定功能的实际应用,成功通过改变锁定时的环路带宽解决了锁定时间与低相噪、低杂散之间的矛盾,取得了较好的锁定时间、杂散和相噪指标。另外,为了实际应用考虑,本文在单环快速锁定频率综合器的基础上,结合“双环乒乓式”跳频方法做了一个锁相环跳频源应用实例,为该芯片及类似锁相环芯片的应用提供了参考。
【学位单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN74
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
    1.1 频率合成技术
    1.2 本文的研究背景及意义
    1.3 国内外研究现状
    1.4 研究的主要工作和论文结构安排
第二章 电荷泵锁相环的理论分析
    2.1 电荷泵锁相环的基本结构和线性模型
    2.2 锁相环的基本功能模块
        2.2.1 鉴相器
        2.2.2 电荷泵
        2.2.3 环路滤波器
        2.2.4 压控振荡器
        2.2.5 N分频器
    2.3 相位噪声分析
        2.3.1 相位噪声的定义
        2.3.2 锁相环相位噪声分析
        2.3.3 相位噪声优化设计
    2.4 杂散分析
        2.4.1 参考杂散
        2.4.2 小数杂散
        2.4.3 其他种类的杂散
第三章 锁相环频率综合器设计
    3.1 缩短锁定时间的方法
        3.1.1 VCO频段预置法
        3.1.2 变环路带宽法
        3.1.3 提高鉴相频率法
        3.1.4 周跳减少法
    3.2 设计指标要求
    3.3 频率综合器设计方案
        3.3.2 相位噪声估计
        3.3.3 抑制输出杂散
    3.4 频率综合器详细电路设计
        3.4.1 输出级电路设计
        3.4.2 环路滤波器仿真设计
        3.4.3 锁定指示电路设计
        3.4.4 单片机的设计
        3.4.5 电路图的设计
        3.4.6 PCB的设计
    3.5 基于锁相环的快速跳频源设计
        3.5.1 基于锁相环的快速跳频源的设计思路
        3.5.2 “乒乓式”跳频源的设计
    3.6 本章小结
第四章 频率综合器测试与结果分析
    4.1 锁定时间的测量
        4.1.1 锁定指示
        4.1.2 时间测量
    4.2 实验方法
    4.3 结果分析
        4.3.1 杂散测试结果分析
        4.3.2 相位噪声测试结果分析
        4.3.3 锁定时间分析
        4.3.4 优化后的测试结果
        4.3.5 基于锁相环的跳频源的测试
    4.4 本章小结
第五章 结束语
参考文献
致谢
作者简介

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本文编号：2875817