基于級聯(lián)偏置鎖相環(huán)的寬帶頻率合成技術(shù)研究.pdf

1、頻率合成器幾乎是所有電子系統(tǒng)都不可缺少的一部分。低相位噪聲和高頻率分辨率的寬帶頻率合成器可廣泛應(yīng)用于通信、雷達(dá)以及電子測試與測量系統(tǒng)中。基本頻率合成技術(shù)包括直接模擬頻率合成技術(shù)、直接數(shù)字頻率合成技術(shù)以及間接鎖相環(huán)頻率合成技術(shù)，高性能的寬帶頻率合成器為了同時(shí)實(shí)現(xiàn)低相位噪聲和高分辨率等指標(biāo)通?；旌鲜褂昧硕喾N基本頻率合成技術(shù)。
　　為了改善寬帶頻率合成器的相位噪聲性能，本文設(shè)計(jì)了一種級聯(lián)偏置鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)。通過在鎖相環(huán)的反饋回路中引入多級混

2、頻器級聯(lián)，完全消除了鎖相環(huán)反饋回路中的分頻器，從而大大降低了環(huán)路帶寬內(nèi)的相位噪聲。為了驗(yàn)證級聯(lián)偏置鎖相環(huán)的優(yōu)異性能，本文中使用寬帶 YIG調(diào)諧振蕩器(YTO)設(shè)計(jì)了一個(gè)測試電路。當(dāng)參考頻率固定為1600 MHz時(shí)，所設(shè)計(jì)的級聯(lián)偏置鎖相環(huán)鑒相頻率固定為25 MHz，可實(shí)現(xiàn)1950 MHz~5225 MHz、以50 MHz為間隔的66個(gè)頻率點(diǎn)輸出。為了獲得1600 MHz的點(diǎn)頻參考源設(shè)計(jì)了一個(gè)對100 MHz恒溫晶振(OCXO)輸出進(jìn)行16

3、倍頻的倍頻鏈電路。級聯(lián)偏置鎖相環(huán)在輸出頻率為5225 MHz時(shí)，測試出在帶內(nèi)100 kHz頻偏處的相位噪聲為-118 dBc/Hz。
　　為了實(shí)現(xiàn)高頻率分辨率的目的，本文為級聯(lián)偏置鎖相環(huán)設(shè)計(jì)了一個(gè)輸出頻率范圍為1706 MHz~1750 MHz、頻率分辨率小于0.1 Hz的參考頻率源。當(dāng)兩個(gè)模塊連接在一起并配以相應(yīng)的自動配置算法就實(shí)現(xiàn)了一個(gè)輸出頻率范圍為2106 MHz~5670 MHz、頻率分辨率小于1 Hz的寬帶頻率合成器。參

4、考環(huán)路的參考源是16倍頻鏈輸出的1600 MHz點(diǎn)頻信號。在參考環(huán)路中，使用混頻-分頻法改善了直接數(shù)字頻率合成器(DDS)的雜散性能，使用偏置鎖相環(huán)的方式改善了相位噪聲性能。在參考環(huán)輸出頻率為1728 MHz時(shí)，測試出相位噪聲在帶內(nèi)10 kHz和100 kHz頻偏處分別為-115 dBc/Hz和-121 dB/Hz?；诩壜?lián)偏置鎖相環(huán)的寬帶頻率合成器在輸出頻率為2123.125 GHz和5 GHz時(shí)在帶內(nèi)10 kHz頻偏處分別測試出相位