郭俊栋[1]2007年在《L波段数字锁相频率合成器设计》文中进行了进一步梳理频率合成器是雷达、通信等电子系统中的重要部件。它主要为电子系统提供本振信号和时钟基准信号，其性能的好坏直接影响到系统功能的实现，所以高性能频率合成器的设计是现代通信技术中一个很重要的研究方向。数字锁相技术以其高稳定性、高集成度以及灵活的频率转换功能在频率合成领域占有重要的地位。本文采用数字锁相技术设计实现了一种可工作于L波段的频率合成器。该合成器采用数字鉴频／鉴相器，克服了以往模拟鉴相器线性鉴相范围窄、鉴相增益不可调的缺点，从而环路更容易锁定，且工作更加稳定。另外，数字锁相环将数字鉴频／鉴相器和环路分频器集成在一块芯片中，大大减小了频率合成器的体积和复杂程度。设计完成的频率合成器性能良好，实现了预期研究目标。主要进行了以下几个方面的工作：1．分析了数字锁相环的工作特点，对锁相环中各部件即数字鉴频／鉴相器、环路滤波器、压控振荡器的组成结构与工作原理进行了较深入的研究，确定了设计方案。2．选用Analog Device公司的ADF4112数字锁相芯片搭建锁相环路，采用叁阶有源环路滤波器，通过计算和仿真确定了环路滤波器的参数。根据雷达收发系统对本振信号的要求设计了放大和滤波电路。锁相环最终输出频率范围1400MHz～1600MHz，频率分辨率1MHz，输出功率大于10dBm。3．从实用性和成本考虑，选用单片机为控制芯片，负责对ADF4112写频率控制字、读取锁定状态等。设计了以8279芯片为核心的键盘和显示电路，从而可以通过键盘控制合成器的工作模式，改变输出频率，并能够在LED显示器上观察到当前的输出频率值。4．完成了控制程序的编写，实现了点频输出和跳频输出两种工作模式，并可实时监控合成器的工作状态。5．对调试完成的频率合成器进行了性能指标的测试，对测试结果进行了分析。总结了不足之处，并提出了改进方案。
熊勇[2]2012年在《毫米波频率步进雷达频率合成器设计》文中提出本文以毫米波频率步进雷达频率合成器为研究和设计对象,分析了锁相环的工作原理,在此基础上对锁相环的性能指标进行了深入的分析,并对锁相环的噪声模型、跳频频率合成器的跳频时间进行了详细的数学推导和计算,对目前提高跳频速度的设计方法进行分析,根据本研究的要求确定了研究与设计的方案。根据所研究的频率步进雷达频率合成器的要求,本文将频率步进雷达频率合成器的设计分为频率步进雷达同步控制信号、I/Q解调信号和频率合成信号叁个部分。同步控制信号为一系列时序性很强的同步信号,其由程序的编写实现；I/Q解调信号为40MHz的正弦信号,设计中为了保证解调信号的杂波和噪声性能,利用ADS设计的带通滤波器对其进行了滤波处理；频率合成部分的设计采用了数字锁相式频率合成器设计方法,其中两路为L波段跳频信号,另一路为8.52GHz恒定信号,锁相环路的参数由ADS仿真优化和理论计算得到。频综采用FPGA为主控制芯片,同步控制信号由VHDL语言编程实现,40MHz正弦波I/Q解调信号由系统晶振提供,频率合成信号采用数字锁相环芯片ADF4106设计,锁相环芯片所需要的分频数据由FPGA提供,设计好软硬件后进行调试。经过实际设计测试,频率步进雷达频率合成器的时序同步控制信号、I/Q解调信号以及频率合成信号都可以满足设计的要求,验证了本文研究方法的可行性。
周学智, 玄甲辉[3]2013年在《数字音频广播接收机中频率合成器的系统级设计》文中研究指明在通信领域中,频率合成器起着越来越重要的角色,它可以为不同标准的无线收发机提供可编程低噪声的稳定本振信号,其性能可决定整个无线收发系统的性能。本文即是对应用于无线数字通信领域的锁相环式频率合成器系统级设计的研究。本论文结合相关文献,总结出了一套基于ADS-PLL Design Guide软件的可适用于锁相环式频率合成器的系统级设计方法。在所要求的L波段频率范围内(2904~2984MHz),该设计方法可以快速有效的实现频率合成器的锁定设计,仿真结果显示,对于整个所需频率范围内,采用优化后的二阶环路无源滤波器,环路均能锁定频率输出,锁定时间小于250μs。
郑淑启[4]2007年在《高稳定K波段锁相频率合成器关键技术及其应用》文中提出本文以微波锁相频率合成器及其呼吸心跳测试多普勒雷达应用为背景，开展了高稳定度K波段锁相频率合成器的关键技术研究与实现和呼吸心跳测试多普勒雷达的实验工作。微波锁相频率合成器是雷达、通信、电子对抗和测试测量等微波系统广泛应用的关键部件。为了实现K波段振荡源的小型化和高稳定度两个目标，本文采取单环路锁相环频率合成工作方式。频率源的相位噪声是一项非常重要的性能指标，它对电子设备和电子系统的性能影响显着。基于吞脉冲可变分频器架构，本文分析了锁相环频率合成器基本工作原理，给出了相位噪声模型，同时分析了锁相环路各个组成部件的相位噪声贡献。为了优化相位噪声性能，采用软件建模仿真优化的方式指导具体的原理图设计与电路调试。在电路相位噪声模型仿真的基础上，采用单反馈环路设计高稳定度K波段24.128GHz微波振荡源。该设计中采用电荷泵鉴频鉴相器、无源滤波、四阶锁相环路拓扑结构，具备小型化、低相位噪声、高可靠性等特点，总体尺寸仅2cm×3.5cm×4cm，输出功率为7.9dBm，在偏离中心频率1kHz处的相位噪声为-67dBm／Hz。采用失锁检测电路，实时检测电路的工作状态，失锁复位保证环路的可靠工作。该小型高稳定度数字频率锁相源设计实现了K波段微波振荡源的小型化、低相位噪声、高稳定度、高可靠性。提出了K波段连续波调频(FMCW)雷达振荡源的新颖解决方案。采用快速小数频率合成芯片ADF4193单锁相环路合成K波段步进叁角波调频信号，用于克服K波段FMCW雷达中调频叁角波的非线性问题。同时，采用内置双频率合成器的芯片，采用单参考振荡器供给两路锁相环，设计并实现了两路(305MHz、1795.5MHz)锁相频率合成信号，用于某型号超外差接收机的两路本振信号。结合K波段锁相频率合成器在呼吸心跳信号检测多普勒雷达上的应用，本文介绍了多普勒效应及其应用背景，给出了多普勒雷达呼吸心跳信号测试原理，并具体分析了多普勒微弱振动信号基带信号特性。呼吸心跳信号测试多普勒雷达融合射频微波技术、雷达技术、生物医学工程技术于一体，可穿透非金属物质，不需要任何电极或传感器接触生命体，可在较远的距离内探测到呼吸心跳信号。本文采用简单的直接下变频多普勒雷达系统结构并合理设计呼吸心跳信号带通滤波电路，给出了多种测试环境下的人体呼吸心跳信号测试结果，并对测试结果做了理论解释。实验结果与人体呼吸心跳信号的一致性表明，采用高稳定K波段微波锁相频率合成器作为呼吸心跳测试多普勒雷达系统的本振信号是有效的。本文提出了雷达系统结构以及各模块性能的改进方向，该多普勒雷达可实现人体呼吸心跳等生命体征信号的有效探测。
周兰[5]2016年在《L波段快速锁定频率合成器》文中研究表明锁相环(PLL)被普遍应用于模拟数字系统中,如时钟产生、信号同步、频率合成器、FM解调和时钟数据恢复等。它的主要参数有频率变化范围、频率分辨率、相位噪声和锁定时间等,其中锁定时间在跳频技术(FHSS)通信系统、步进频率雷达和WLANs中尤为重要,因为它们都要求有快的跳频时间。因此,在其它性能满足要求时,研制出快速锁定的锁相环已成为热门。本文介绍了频率合成器的背景、技术指标及概况。分析了锁相环的基本理论,结合指标要求,提出了几种提高PLL速度的方案,以增大电荷泵电流为出发点,分析和对比了几种增大电荷泵电流的方法,最后选择采用射频开关切换RSET对电荷泵电流放大来加快锁定时间,并分析和论证了方案的可行性。本文基于传统的动态环路带宽的方法来提升锁定时间,但是以动态切换电荷泵电流为切入点进行设计与制作,采用减小RSET电阻的方法来增大电荷泵电流,测试结果表明,方案简单有效,锁定时间得到了明显的提升,实现了L波段的快速锁定。最后在相噪、杂散、输出功率都符合指标的前提下,完成了频率为1400MHz到1700MHz,频率分辨率为10kHz的快速锁定频率合成器。并且对比了改进前和改进后的锁定时间,改进后的锁定时间在目前的锁相环研究中比较前沿。
赵兰[6]2008年在《L波段高频率分辨率微波频率源的研究》文中研究指明频率合成器(frequency synthesizer)是电子系统的心脏,为了从源头提高整机系统的性能,在移动通信、电子测量仪器、雷达和电子对抗等系统中,对频率合成器提出了越来越高的要求。高输出频段、高分辨率、低相位噪声、高频谱纯度、快速跳变的频率合成器已成为目前主要的发展趋势。近几年,直接数字频率合成技术(DDS),由于其频率分辨率高、跳频速度快、对输出信号易于实现各种调制的特点而得到广泛地应用。但是由于Nyquist采样频率的限制,目前最高的DDS输出只达到400MHz左右,因此输出频率低限制了DDS技术在微波领域的应用。目前国外主要采用两种方法来提高DDS输出频率,一种是提高DDS内部时钟频率,一种是采用超高速GaAs技术代替现有的CMOS技术,两种方法都能一定程度上提高DDS输出频率,但是还不足以达到微波频段。因此,高频率输出和高频率分辨率是设计频率合成器的最主要的矛盾之一,当将频率合成器用于高频率扫频输出时,这一矛盾将会变得更加明显而且致命。本文对兼具高频率输出和高频率分辨率的频率合成器的实现方法进行了研究,设计并制作了一个频率位于L波段,且具有高频率分辨率、低相位噪声的频率合成器,作为本振信号用于一个射频模块中。由于模块的射频输入频率为L波段多点频,因此本文设计的频率合成器可随着模块不同的射频输入信号来选择频率合成器的输出频率。通过对多种频率合成技术的研究比较,本文采用DDS+PLL组合频率合成技术,用DDS激励PLL的方式,获得了高频率分辨率、低相位噪声、高频率稳定度的1610MHz—1710MHz多频点输出频率合成器。本文的主要工作如下:1.根据频率合成器总体设计目标,设计并制作了分频比可变,外加参考信号源的PLL频率合成器模块,以及采用FPGA控制技术的DDS频率合成器模块。2.提出DDS+PLL的组合实现方式,实现高输出频率、高频率分辨率的方法,结合本文实际,采用DDS激励PLL的组合方式,并对方案的可行性进行分析。3.根据采用的频率组合实现方式,将两频率合成器模块级联调试,应用MaxplusⅡ软件对Altera公司的E~2PROM器件进行编程,控制频率合成器的输出。4.根据实际的测试结果,提出了采用DDS内插PLL的改进建议。
项顺祥, 宋祖勋, 刘海川[7]2008年在《L波段频率合成器的设计与仿真》文中指出本文介绍了频率合成器的概念,设计了一个用于微波接力通信收发信机的L波段频率合成器,并使用ADS(Advanced Design System)对设计方案进行仿真和优化。通过仿真和优化结果得出,设计的频率合成器有较快的锁定速度,较好的相位噪声性能,在微波接力通信系统中有很高的实用价值。
何彩分[8]2006年在《宽带捷变频频率合成器的研究与设计》文中研究说明频率合成器是电子系统的核心部件。随着现代通信、雷达、电子侦察和对抗技术的飞速发展,系统对其性能指标也提出了愈来愈高的要求,并且依据应用系统的不同,对各项指标要求的侧重点也有所不同。其中,捷变时间这一指标,由于直接影响到跳频干扰和抗干扰系统的跳速,以及雷达频率捷变特性,越来越受到人们的关注。本文主要对捷变频频率合成技术进行分析和研究。本文首先对频率合成技术的发展进行了概述,而后对包括模拟直接频率合成、数字直接频率合成和锁相环频率合成在内的各种频率合成技术的基本工作原理进行了分析,在此基础上,着重对如何实现捷变频进行了详细的比较和研究,并讨论了各自的优缺点及应用范围,同时对捷变时间的测量技术也进行了探讨。在考虑了实现的复杂度和应用的通用性灵活性等因素之后,主要对锁相环的捕获时间、辅助捕获措施尤其是VCO电压预置进行了较深入的分析,并从输出频率带宽、步进、捷变时间和杂散抑制等方面就基于锁相环的捷变频方案进行了细致的研究。最后,在对各种捷变频技术综合分析和研究的基础上,经过反复的方案比较论证,设计了一个L波段256MHz带宽,步进为1MHz的捷变频频率合成器,捷变时间在4μs以内,不过杂散指标还有待进一步改进。
王睿[9]2008年在《L波段接收系统组件研究》文中指出本设计的L波段接收机是针对卫星星载对地成像雷达在地面接收地面散射波进行成像而研制的接收系统。本文以研制高性能的L波段接收系统组件为目标,对双环输出频率源,低噪声放大器,下变频接收前端叁个方面进行了研究。最后对研制的参考频率综合单元和低噪放下变频单元分别进行了测试,并对测试结果进行了分析。参考频率综合单元在系统中的作用是给正交解调单元和数字化采集单元提供本振和时钟频率。该单元的研究,主要是根据系统的具体指标选取频率源所需的器件,进而提出了该单元的设计方案,最后对设计单元进行了测试分析。在对参考频率综合单元的设计分析中,引出了整数式频率源难以同时实现好的噪声性能和快速信道切换的问题,进而展开了对小数频率综合器和其采用的∑_△调制方式的研究。对∑_△调制进行了行为级仿真,对小数和整数频率源进行了系统级仿真,为今后频率源的设计提供了新的思路和理论依据。低噪放下变频单元采用了低噪声放大器和下变频接收前端两个腔体级连的结构,对两个部件的设计和测试进行了详细的介绍。低噪声放大器设计中重点介绍了放大匹配电路的设计。下变频接收前端设计中对自动增益控制(AGC)系统进行了重点分析并提出了具体方案。另外,文中还介绍了基于多层板加工工艺的射频接收前端设计。利用多层板加工工艺,在要求加工成本低、研制时间短的样品试制阶段可设计出体积小且电磁兼容性好的射频接收前端。本多层板电路设计方案为今后的射频电路设计和研制提供了一定的技术借鉴。
李占国[10]2010年在《8～18GHz宽带微波频率源模块研究》文中进行了进一步梳理直接模拟频率合成(DAFS),锁相频率合成(PLL)和直接数字频率合成(DDS)是叁种常用的频率合成技术。现代频率合成一般综合运用这叁种频率合成技术,又称混合频率合成。本文简要介绍了这叁种频率合成技术的基本理论,提出了L波段频率源和8~18GHz频率源的技术方案,对方案进行了可行性论证。L波段频率源采用DDS直接激励PLL电路结构,该结构能够平衡DDS和PLL电路的优缺点,实现比较好的综合技术指标。测试结果表明,该频率源技术指标达到:频率范围875MHz～1375MHz,频率步进1MHz,杂散优于-80dBc,相位噪声-110dBc/Hz@100kHz,功率4dBm±2dBm。8～18GHz宽带微波频率源采用DDS内插PLL环路电路结构,用YTO代替VCO实现宽带射频输出,综合运用了叁种常用的频率合成方式。频率源采用模块化设计思想,将电路按照功能拆分为:DDS、PLL、耦合分频和分段滤波放大等电路设计,简化了电路设计并降低了调试难度。频率源用FPGA控制,测试结果表明,该频率源技术指标达到:频率范围8～18GHz,频率步进100kHz,杂散优于-60dBc,相位噪声-70dBc/Hz@10kHz,发射信号功率大于4dBm,本振信号功率大于13dBm。本文研究涉及了DDS杂散抑制,PLL相位噪声优化,滤波器和功分器设计,FPGA软件控制,自动化测试平台构建和总体结构设计,对频率合成技术的下一步探索有一定的借鉴价值。
参考文献：
[1]. L波段数字锁相频率合成器设计[D]. 郭俊栋. 中国科学院研究生院（电子学研究所）. 2007
[2]. 毫米波频率步进雷达频率合成器设计[D]. 熊勇. 南京理工大学. 2012
[3]. 数字音频广播接收机中频率合成器的系统级设计[J]. 周学智, 玄甲辉. 计算机光盘软件与应用. 2013
[4]. 高稳定K波段锁相频率合成器关键技术及其应用[D]. 郑淑启. 中国科学院研究生院（上海微系统与信息技术研究所）. 2007
[5]. L波段快速锁定频率合成器[D]. 周兰. 华中科技大学. 2016
[6]. L波段高频率分辨率微波频率源的研究[D]. 赵兰. 华东师范大学. 2008
[7]. L波段频率合成器的设计与仿真[J]. 项顺祥, 宋祖勋, 刘海川. 电子测量技术. 2008
[8]. 宽带捷变频频率合成器的研究与设计[D]. 何彩分. 电子科技大学. 2006
[9]. L波段接收系统组件研究[D]. 王睿. 电子科技大学. 2008
[10]. 8～18GHz宽带微波频率源模块研究[D]. 李占国. 电子科技大学. 2010
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