基于FPGA的X波段频率源研究

发布时间：2021-05-07 09:47

　　随着电磁场以及微电子行业的发展,对频率源的要求也在逐渐提高。为了适应各种复杂场景下的需求,混合式方案由于其较大的设计灵活性和较好的输出性能得到了广泛的研究。另一方面,为了适应混合式方案的逻辑输出,需要一种高速并行逻辑控制系统同时控制方案内部各个频率模块。FPGA具有丰富的资源和大量并行的输入输出逻辑端口可以很好地完成这些工作。基于此本文设计了一种FPGA逻辑控制包括DDS和锁相环在内的混合式方案的系统,经测试可以满足要求。其中FPGA采用自顶而下的模块设计以及三段式的状态机结构,可以实现与配置芯片良好而稳定的通信,为各个频率模块的正常工作提供了基本保障。其次,为了实现宽频带,低相噪和小步进的频率输出,采用DDS输出激励锁相环的混合式方案,其中DDS模块频率输出稳定,相位噪声优良,频率步进小。为锁相环输出的宽范围,低相噪要求提供了有利条件。本文所用方法实现的电路系统稳定,采用四层板布线,布局合理,有效抑制了数字电路与模拟电路之间的串扰。同时,采用微带滤波器的设计理论设计出了不同工作带宽下的输出端滤波器和环路滤波器,不仅可以抑制DDS和后置X波段放大器的谐波。还使频率合成芯片在最优相位噪声... 

【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】：75 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 频率源概述
    1.2 频率源的主要技术指标
    1.3 国内外发展现状
    1.4 本论文的主要工作及各章节安排
第二章 频率合成技术基础
    2.1 锁相环基本理论
        2.1.1 锁相环的数学模型
        2.1.2 锁相环的工作过程
        2.1.3 锁相环的稳定性分析
    2.2 DDS基本理论
        2.2.1 DDS基本原理
        2.2.2 DDS结构及输出性能
        2.2.3 DDS的噪声分析
    2.3 滤波器基本理论
        2.3.1 环路滤波器设计理论
        2.3.2 微波滤波器设计理论
    2.4 常用频率合成方案
        2.4.1 多环锁相频率合成
        2.4.2 DDS激励锁相环
        2.4.3 DDS和 PLL环外混频
        2.4.4 DDS和 PLL环内混频
    2.5 本章小结
第三章 X波段频率源系统分析与设计
    3.1 频率源系统指标分析
    3.2 频率源系统总体方案
        3.2.1 FPGA逻辑控制
        3.2.2 频率合成实现
        3.2.3 具体结构
    3.3 本章小结
第四章 硬件逻辑控制与具体电路设计
    4.1 FPGA逻辑控制模块设计
    4.2 DDS电路设计
    4.3 锁相环电路设计
    4.4 X波段滤波器设计
        4.4.1 滤波器的低通原型设计
        4.4.2 微带滤波器电路设计
    4.5 放大电路
    4.6 本章小结
第五章 测量方法与结果
    5.1 测量流程与方法
    5.2 DDS输出测试与分析
        5.2.1 200MHz处的测试与分析
        5.2.2 250MHz处的测试与分析
    5.3 系统最终输出测试与分析
        5.3.1 输出功率的测试与分析
        5.3.2 相为噪声的测试与分析
        5.3.3 杂散的测试与分析
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]高频高稳恒温晶体振荡器设计[J]. 彭慧丽,陈金和,韩艳菊,于德江,乔志峰,郑鸿耀.  宇航计测技术. 2020(01)
[2]电荷泵锁相环无源环路滤波器分析[J]. 罗勇,严成伟.  电子元器件与信息技术. 2020(01)
[3]低杂散L波段频综设计[J]. 胡天涛,杜勇,田静.  电子设计工程. 2020(01)
[4]一种高分辨低杂散频率合成方法[J]. 高媛,张佳俊,韩文革.  电测与仪表. 2019(21)
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硕士论文
[1]基于FPGA控制的低相噪捷变频率源设计[D]. 段小莉.电子科技大学 2019
[2]宽带可控频率源研究与设计[D]. 于飞.电子科技大学 2018
[3]基于FPGA的多通道频率源研究[D]. 严胜利.电子科技大学 2018
[4]380MHz～18GHz低杂散低相噪频率合成器的设计与实现[D]. 龙学彬.电子科技大学 2018
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[6]8mm频率合成器技术研究[D]. 崔苇波.电子科技大学 2014
[7]X波段频率源的研究与设计[D]. 张超.电子科技大学 2012
[8]基于LTCC技术的L波段低相噪频率源小型化设计[D]. 朱立正.电子科技大学 2012
[9]交指型带通滤波器的设计[D]. 马行军.西安电子科技大学 2007



本文编号：3173184