S波段频率合成器的研制

发布时间：2022-02-22 06:06

　　频率合成技术的最早提出在二十世纪三十年代,至今为止有大量的频率合成相关的研究与设计被提出,在各类的电子通讯系统发展过程中发挥着至关重要的作用。S波段一直是一个非常重要的频段,广泛应用于雷达通信、卫星通信、蓝牙设备、无线设备甚至于当下热门的5G技术,在这样一个设计背景之下本文提出设计一款工作在S波段的频率合成器。根据工作类型和设计方法的不同,频率合成器有很多分类,本文选择使用了锁相频率合成的技术路线,首先介绍分析了锁相环路的结构组成,包括参考源、鉴相器、环路滤波器、压控振荡器等器件,随后根据锁相环路的相位模型,推导计算了锁相环路的传输函数,并对锁相环的相位噪声与杂散指标进行了简要分析。本文根据晶体管电路和振荡器电路的设计理论,结合了经典的Leeson公式和品质因数理论讨论,在ADS（Advanced Design System）软件中针对振荡器电路偏置电路、调谐电路、反馈回路等进行了相关仿真,基于品质因数的改进模型,一定程度上改善了振荡器电路的相位噪声特性,最终成功设计、制作了一个工作在3.0GHz到3.6GHz的压控振荡器（Voltage Controlled Oscillator）,... 

【文章来源】：电子科技大学四川省211工程院校985工程院校教育部直属院校

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

（a）93.4-108.5GHz频率合成器CMOS版图（b）超低相噪频率合成器原理图

也有针对 DDS 的应用特点进行拓展的应用研究，2011 年在文献 [10] 中，作者首先在传统单个的 DDS 电路中加载颤动信号以抑制杂散信号，然后将多个 DDS电路以阵列形式组合起来如图1-2，以实现最大程度的杂散抑制功能；2017 年作者 N Pallavi 等人使用 DDS 和 FPGA 设计和实现了一种线性调频波的方法，该种设计方法使用 DDS 信号作为控制信号控制相位累加器，实现了 60MHz 频宽的线性调频波形输出[11]；在文献 [12] 中，作者 Ryabov I.V. 等人于 2018 年发表提出了一种新的直接数字频率合成的方法，并利用其生成了具有高跳频速度的调频信号，该种直接数字频率合成方法适用于快跳频或是慢跳频的无线电通讯系统；2018 年O.I.Polikarovskykh 等人提出了一种校正脉冲信号中时间位置的方法，通过理论模型和详细的数学推导提出了一种在 DDS 频率合成器中改善输出信号幅度、相噪特性的方法[13]。1.3 主要工作内容本文通过对锁相环电路和锁相频率合成技术的学习与讨论，配合基于晶体管电路的压控振荡器设计以及环路滤波器等其他环路电路部件

利用数字电路来实现鉴相器功能的器件称为数字鉴相器，有很多种实现方法，比如门鉴相器、触发器式鉴相器、双 D 触发器式鉴相器等等。图2-5中电路就采用了或非门、与门的组合设计了一款数字鉴相器，该电路节约了版图设计空间，降低了电路带来的低频噪声[16]。图 2-5 某门电路数字鉴相器现代常用 PLL 集成芯片中整合了数字鉴相器，ADF 系列芯片就采用了双触发器三态鉴相器的设计，见图2-6，该电路由两个边沿触发的 D 触发器和一个与非门组成，D 触发器的输入端都接入高电平，时钟输入分别接入两个欲鉴相比较的信号输入，从零状态开始两个触发器输出均为 0


本文编号：3638851