X波段低相噪低杂散频率源研究与设计

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频率源作为雷达、通信和导航等电子系统中关键部件之一,其性能直接影响电子系统的整体性能。随着电子信息领域的快速发展,各种通信系统对于频率源的性能指标需求更高。低相噪、高频率、宽带宽、高功率、低杂散、捷变频、小步进和小型化是频率源设计的理想化目标。为了实现便携式W波段固态测云雷达,本文根据该雷达需求设计了一款小型化X波段低相噪低杂散的频率源,作为该雷达的“心脏”。首先,研究了目前国内外对X波段及其他其他波段频率源的研究现状和发展情况,对频率源的功能应用进行了简要分析。并研究了频率合成的各种实现方式、频率源主要性能指标及其对雷达系统的影响,详细分析了其中的关键部分及各种实现方式优缺点。其次,结合频率源应用背景及指标要求,重点分析了DS、DDS及PLL这三种方法相混合的结构及各自的优缺点。确定了使用DDS激励PLL的方案来实现小型化、宽带、低相噪、低杂散的频率源,并对整体设计方案进行了结构、芯片、相噪和杂散的可行性论证,分析方案是否满足整体的设计指标。再对整体系统进行了功能模块区域划分以及腔体设计。简略介绍了各功能模块关键芯片的使用方法,并综合考虑大小、成本、电磁兼容等问题合理设计PCB板。最后,对频率源中各功能模块及整体的性能进行了测试,并对实测结果详细分析。同时也对设计过程中遇到的问题进行了评估分析,也提出了后续测试方案的改进。通过最终进行整机测试,实现了输出8.5~9.5GHz频率信号,输出功率大于10dBm,在9.5GHz,相位噪声为-110.86dBc/Hz@10kHz,杂散抑制大于50dBc,频率分辨率小于10Hz,实现了小型化、宽带、低相噪、低杂散频率源的研究与设计。
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