低相噪Ka波段射頻收發(fā)前端研制.pdf

1、對于射頻收發(fā)前端的設(shè)計,頻率合成器是其中非常重要的一部分,它是現(xiàn)代雷達、通信等電子設(shè)備中是決定其性能的關(guān)鍵部件,可以稱作是電子系統(tǒng)的“心臟”。隨著現(xiàn)在電子技術(shù)的進步,系統(tǒng)對頻率合成器的精度、頻率分辨率、轉(zhuǎn)換時間和頻譜純度等指標提出了越來越高的要求。當(dāng)前,采用直接數(shù)字頻率合成(DDFS)技術(shù)來產(chǎn)生一定頻率信號已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用,但受其輸出頻率不高的限制,毫米波頻段信號必須通過頻綜技術(shù)變頻得到。 各種頻率合成方式都是基于考慮頻率范圍

2、、頻率步進、頻譜純度、變頻時間等主要技術(shù)指標來設(shè)計的。本文首先介紹了常用頻率合成器的主要實現(xiàn)方式,包括直接頻率合成、間接頻率合成(即鎖相環(huán)合成技術(shù))、直接數(shù)字合成(DirectDigital Synthesis,DOS)以及混合式結(jié)構(gòu)。從相位噪聲和雜散等角度分析了這些頻率合成方案的優(yōu)缺點。 由于本項目要求在多個頻段都有輸出要求,為了實現(xiàn)系統(tǒng)的簡單實用,研究了在級聯(lián)系統(tǒng)中頻率合成器的鎖相環(huán)(Phase Locked Loop,PL

3、L)、混頻器、分頻器和倍頻器等關(guān)鍵部件產(chǎn)生雜散的原因與抑制方式,以及系統(tǒng)相位噪聲模型。通過這些理論分析,證實了項目指標要求的可實現(xiàn)性。為了保證不同功能模塊之間的隔離性,要求我們在電磁屏蔽方面有充分的考慮,合理設(shè)計電路和腔體。 本文論述的頻綜器，是應(yīng)用于一種8毫米頻段全相參雷達的射頻收發(fā)前端。其中頻綜器的輸出頻率主要包括:S/C波段本振信號、S/C波段發(fā)射信號、毫米波本振信號以及毫米波發(fā)射信號。設(shè)計充分利用了直接數(shù)字頻率合成(DD

4、S),鎖相環(huán)(PLL),FPGA等各自的性能特點,既降低了各級變頻本振和脈寬可變LFM信號的實現(xiàn)難度,又在頻譜純度(相噪和雜散水平)與變頻時間等關(guān)鍵技術(shù)指標上得到了較高的綜合表現(xiàn)。LFM信號由DDS在較低的頻率(80MHz)產(chǎn)生。通過三次上變頻至8mm頻段作為毫米波發(fā)射信號,接收端,對8mm接收信號做二次下變頻為80MHz中頻信號供基帶處理。各級變頻本振通過倍頻器和鎖相環(huán)提供。 測試結(jié)果表明：在S/C波段的PLL本振源步進為10