毫米波步進(jìn)調(diào)頻全相參頻率源技術(shù)研究.pdf

1、毫米波是當(dāng)前電磁頻譜開發(fā)的主要頻段，尤其是軍事電子技術(shù)，已廣泛應(yīng)用在雷達(dá)與制導(dǎo)、電子對(duì)抗、通信、遙感遙測(cè)等領(lǐng)域。毫米波系統(tǒng)中，毫米波頻率源是關(guān)鍵核心部件，它的功能確定系統(tǒng)的工作體制，其性能的好壞直接影響著系統(tǒng)的整體性能。就毫米波步進(jìn)調(diào)頻雷達(dá)而言，為了抑制目標(biāo)的背景雜波，提高低空探測(cè)能力和精度，一般要求其頻率源具有全相參特性；為了便于提取目標(biāo)的多普勒頻移，還要求頻率源具有極高的頻率穩(wěn)定度、頻譜純度和快速跳頻能力。本論文即是為研制低相噪、低

2、雜散、窄步進(jìn)、快速步進(jìn)調(diào)頻的全相參毫米波頻率源而開展的。 本文提出了一種新的全相參毫米波頻率合成方法，利用混頻及混頻鎖相環(huán)進(jìn)行頻率和相位的傳遞和鎖定，采用連接在主混頻器與功分器之間的主濾波器有效濾除和阻斷主、副環(huán)之間的信號(hào)串?dāng)_，實(shí)現(xiàn)了輸出兩路頻差小、頻率步進(jìn)中相位差恒定且兩路隔離度大的毫米波異頻全相參步進(jìn)調(diào)頻頻率源；提出了直接數(shù)字頻率合成器(DDS)頻率、參考分頻比R1和環(huán)路分頻比N1的三重調(diào)節(jié)方法，回避了大雜散的DDS頻點(diǎn)，且

3、保證了400MHz帶寬內(nèi)全部頻點(diǎn)雜散小的需求。 采用DDS+PLL X波段輸出，然后再四倍頻到Ka波段的毫米波頻率合成器總體方案。引入DDS緩解了鎖定時(shí)間和頻率分辨率的矛盾，使得系統(tǒng)的頻率分辨率達(dá)到10kHz。將其輸出作為鎖相環(huán)(PLL)的輸入?yún)⒖迹捎枚位祛l電路鎖定發(fā)射信號(hào)，降低了系統(tǒng)復(fù)雜性。設(shè)計(jì)出一種窄步進(jìn)、快速步進(jìn)調(diào)頻的Ka波段全相參毫米波頻率源，輸出Ka波段本振和發(fā)射兩路信號(hào)，頻差60MHz，步進(jìn)頻率2MHz，相位差始

4、終恒定。系統(tǒng)分為微波與毫米波兩大部分，微波部分綜合利用了 DDS、本振混頻鎖相環(huán)和發(fā)射混頻鎖相環(huán)實(shí)現(xiàn)兩路頻差15MHz的X波段全相參信號(hào)；毫米波部分，將X波段本振信號(hào)四倍頻得到Ka波段做本振信號(hào)；X波段輸出的發(fā)射信號(hào)經(jīng)開關(guān)調(diào)制后形成脈沖信號(hào)，再倍頻、I/Q調(diào)制后得到Ka發(fā)射信號(hào)。 所研制的毫米波步進(jìn)調(diào)頻全相參頻率源經(jīng)實(shí)驗(yàn)表明，本文提出一種新的毫米波頻率合成全相參方法是正確的，為改善輸出雜散所提出的三重調(diào)節(jié)輸出頻率方案是可行的，并

5、還有潛力可挖；DDS上變頻后驅(qū)動(dòng)微波鎖相環(huán)路，大幅度改善了頻綜源的相位噪聲指標(biāo)，四倍頻到Ka波段的相噪＜—87dBc/Hz@1kHz、—92dBc/Hz@10kHz、—93dBc/Hz@100kHz，跳頻時(shí)間小于14us；采用微波自動(dòng)測(cè)試方法，降低了繁重的測(cè)試強(qiáng)度并提高了測(cè)試精度，優(yōu)化配置關(guān)系后的輸出雜散＜—65dBc；其它測(cè)試指標(biāo)為：兩路輸出功率均大于15dBm；發(fā)射信號(hào)到本振支路的隔離度為92dB；本振信號(hào)到發(fā)射支路的隔離度為75d