10-18GHz宽带频率合成器设计研究

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不断发展的现代通信技术对通信设备以及相应的测试设备的性能要求不断提高。频率合成器是通信技术中提供性能优秀信号源的主要手段,因此成为了影响系统性能的关键所在。目前,Ku波段射频信号是卫星数字通讯的主要频段。因此,Ku波段频率合成器也是国内外频率合成器的热点之一。如何在输出频率较高的条件下,保证优秀相位噪声和杂散抑制,同时兼顾体积和成本,是研究和设计Ku波段频率合成器时必须考虑的问题。而这也是本文的重点。本文首先简要介绍了频率合成器的几种主要合成技术、国内外研究现状、研究背景和主要指标。然后,介绍了本次课题涉及到的主要器件,并从理论上着重分析了PLL锁相环的相位噪声和杂散特性,得到了影响锁相环相噪及杂散性能的主要因素。之后在分析课题指标的基础上,讨论了各种方案的性能并进行了仿真,包括PLL环内插DDS方案、小数PLL环方案、整数PLL环方案、PLL环内混频方案以及双PLL环环内混频方案。在比较了各个方案的相噪杂散性能之后,在兼顾成本和体积的情况下确定了整数PLL倍频输出方案。设计方案确定后,根据指标要求选择了合适的芯片并完成PCB电路的设计。然后完成了合成器样机的制作,实现了10-18GHz的输出频率范围和20MHz的频率步进的频率合成器。测试结果表明,其输出信号的相位噪声,杂散抑制水平以及频率转换时间等性能基本达到要求。并提出了对合成器的优化。
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