低相噪低雜散捷變頻Ka波段頻率合成器的研究.pdf

1、毫米波因其頻帶寬、方向性強(qiáng)以及穿透性強(qiáng)等特性，在頻譜資源日益緊張的現(xiàn)代通信中備受青睞，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于電子對(duì)抗、雷達(dá)制導(dǎo)、遙感監(jiān)測(cè)及毫米波通信等領(lǐng)域中。毫米波系統(tǒng)中，收發(fā)前端設(shè)計(jì)的優(yōu)劣直接影響到發(fā)射信號(hào)的質(zhì)量，接收機(jī)噪聲系數(shù)，靈敏度和輸出信噪比等指標(biāo)。毫米波頻率源作為收發(fā)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件將直接影響收發(fā)前端乃至整個(gè)系統(tǒng)的性能。就毫米波雷達(dá)而言，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)定度和頻譜純度；同時(shí)為了對(duì)抗有源干擾，還要

2、求頻率源具有快速跳頻能力。本課題即是為研制低相噪、低雜散、捷變頻的毫米波頻率源而開(kāi)展的。 一般頻率合成技術(shù)有：直接式頻率合成、鎖相式頻率合成、直接數(shù)字頻率合成(DDS)。直接式頻率合成方法，因體系統(tǒng)積大且輸出信號(hào)諧波及寄生頻率分量大而較少采用。采用鎖相環(huán)技術(shù)時(shí)，若減小頻率步進(jìn)，環(huán)路帶寬則隨之減小，導(dǎo)致鎖定時(shí)間變長(zhǎng)，這樣系統(tǒng)就不能滿足快速跳頻的要求。DDS具備快速跳頻及高精度頻率分辨率的特性，他的缺點(diǎn)是輸出頻率上限低，帶內(nèi)雜散大。

3、本文根據(jù)毫米波雷達(dá)對(duì)頻率源的要求，在理論分析的基礎(chǔ)上將DDS輸出的LFM信號(hào)通過(guò)三次上變頻至Ka波段，從而研制出一種低相位噪聲、低雜散、捷變頻的Ka波段頻率源，輸出Ka波段本振和發(fā)射兩路信號(hào)，頻差60MHz。此外，本系統(tǒng)還將輸出60MHz的中頻接收本振、基帶時(shí)鐘信號(hào)。 項(xiàng)目成果顯示，采用DDS解決了鎖相環(huán)技術(shù)中變頻時(shí)間與頻率分辨率間的矛盾，系統(tǒng)的頻率分辨率可輕易達(dá)到1kHz以下；鎖相環(huán)技術(shù)因其無(wú)法達(dá)到本系統(tǒng)的捷變頻的需求而采用D

4、DS將其完全替代。經(jīng)過(guò)三次上變頻后DDS的LFM信號(hào)的相位噪聲和雜散不會(huì)被惡化太多，相位噪聲均優(yōu)于以下指標(biāo)：-91dBc/Hz@lkHz、-100dBc/Hz@10kHz、-104dBc/Hz@100kHz；通過(guò)對(duì)DDS的兩路輸出信號(hào)頻率的調(diào)節(jié)，回避了高雜散的DDS頻點(diǎn)，使得最終Ka波段的雜散小于-60dBc，跳頻時(shí)間小于1μs。最后，針對(duì)本次設(shè)計(jì)的不足之處，本文提出了一些改進(jìn)措施，文中所采用的一些設(shè)計(jì)方法，對(duì)以后的研究和設(shè)計(jì)工作均具有