马海虹[1]2007年在《W波段低相噪锁相频综技术研究》文中指出毫米波频率源是构成毫米波雷达通信系统的关键部件，对该技术的研究具有重要的现实意义。本文在分析毫米波锁相源相位噪声的基础上，开展了W波段低相噪锁相频综技术的研究。本文的主要贡献表现在以下几个方面：在分析频率合成技术的基础上，讨论了叁种锁相方案，并以X波段锁相频率源的研制过程为例，分析了混频锁相方法，明确指出了混频锁相过程中，微波射频信号、本振信号以及中频锁相信号叁者之间相位噪声的内在关系。相位噪声是频率合成器的重要技术指标之一，由于毫米波双环锁相频率源的系统构成复杂，各部件相噪特性对输出信号的相位噪声有不同的影响。本文针对毫米波双环锁相频率源，分析了其相位噪声的主要影响因素，并提出了一种估测毫米波锁相源相位噪声的便捷方法。与传统估测方法相比较，该新的估测方法利用了毫米波锁相源研制过程的微波频率源，以及微波本振源与毫米波VCO混频后的中频信号的相位噪声，简单易行。为验证其正确性和可行性，采用该估测方法对95GHz双环锁相频率源的相位噪声进行估测，并与传统的毫米波基波混频测试方法相比，二者吻合较好。通过对毫米波双环锁相源相位噪声的分析，指出了毫米波射频信号、微波本振信号以及毫米波的中频锁相信号叁者之间的相位噪声关系。明确指出，通过改善微波本振源的相位噪声，可以有效地改善毫米波锁相源的相位噪声指标。为验证该结论的正确性，采用低相位噪声的微波本振源，通过谐波混频方式，研制出95GHz低相噪毫米波锁相频率源，其相位噪声在偏离载波10kHz位置处优于-90dBc／Hz，该指标远远优于最初采用双环锁相方式获得的95GHz频率源的相位噪声指标，且优于目前公开报道文献中采用锁相方法达到的技术水平。DDS是获得捷变频率源的有效方法。本文采用混频方式，利用低相位噪声的微波倍频源做本振驱动信号，与微波VCO输出信号混频，然后对获得的中频信号进行锁相，同时，采用DDS输出信号作为锁相的参考频率，从而研制出低相位噪声的X波段捷变频率源。在W波段，由于频段较高，只采用DDS技术，难以实现频综源研制。本文结合PLL、DDS以及倍频等频率合成方法，首先在微波频段实现了低相位噪声频率源的研制，然后采用谐波混频方式，将微波本振信号和毫米波VCO基波信号混频，产生一个毫米波的中频信号。利用锁相电路对该中频信号进行锁定，从而实现了W波段信号的锁相，并实现了频率跳变，最终研制出了低相位噪声的W波段锁相频综源，其性能良好，在毫米波雷达系统应用方面具有广阔的前景。
庞春辉[2]2014年在《Ka波段低相噪锁相倍频源》文中研究指明本文研究了Ka波段锁相跳频源,对锁相原理和锁相源相位噪声的形成原因进行了分析,并阐述了如何改进相位噪声,对跳频锁相源的稳定性原因进行了探讨,以此为依据研制了毫米波频率源。第一章共分为五部分,前四部分分别介绍了毫米波的特点、毫米波频率合成器的功能、锁相技术的发展背景、国内外频率源的发展现状,然后在第五部分提出了本文的研究目标。第二章主要介绍了锁相环的基本理论,共分为四部分。第一部分对锁相环的叁大主要部件,即:鉴相器、环路滤波器、压控振荡器分别进行了介绍,还对环路的基本方程进行分析;第二部分介绍了环路滤波器的传递函数,对影响环路稳定性因素、环路捕获性能和锁相环的相位噪声进行了分析;第叁部分对数字锁相环的工作机理进行了介绍;第四部分对本章进行了小结。第叁章主要介绍了倍频器的基本理论,共分为六部分。前五部分分别介绍了倍频器的用途、倍频原理、倍频器的分类、有源倍频器的基本原理、倍频器的主要性能指标,第六部分对本章进行了小结。第四章主要介绍了Ka波段低相噪锁相倍频源的设计过程,共分为八部分。第一部分介绍了本课题要达到的技术指标;第二部分介绍了各种可实现本课题的方案,然后从中选取合适的设计方案;第叁部分在已选取方案的基础上,介绍了主要元器件的选取;第四部分在第二部分和第叁部分的基础上,对本课题所能达到的技术指标进行了分析;第五部分在第二部分~第四部分的基础上,对锁相倍频源电路进行设计;第六部分主要介绍了锁相倍频源所采取的电磁兼容设计;第七部分主要介绍了锁相倍频源的工艺设计;第八部分对本章进行了小结。第五章主要介绍了Ka波段低相噪锁相倍频源的电路装配、产品调试、产品测试及对测试结果进行了分析,最后对本章进行了小结。第六章主要是对全文进行总结及后续工作展望。本课题在锁相和倍频的基本原理的基础上,采用锁相方式得到Ku波段跳频信号,然后经过倍频,得到Ka波段信号。经过测试,产品输出频率为30~31GHz,相位噪声为-96.98dBc@10kHz,带内杂波抑制度为80dB,技术指标完全满足某重点工程的设计要求。
陈兴华[3]2007年在《毫米波卫星接收机收发射频电路设计》文中提出由于频谱资源的日益紧张,当前对通信、雷达制导、电子对抗以及遥感遥测等领域电子系统的研究已经深入至毫米波甚至更高的频段。而且,随着科技的进步,人们对毫米波系统的性能要求愈来愈高。就毫米波通信系统而言,为了得到较高的通信质量,一般要求系统的本振频率源具有极高的频率稳定度和频谱纯度。另外,在某些特定的环境中,还要求系统能做到小型化。本课题即是基于这个方向,研制出了一种用于卫星通信的低相位噪声,低杂散毫米波收发前端系统。对于毫米波频段的接收、发射系统,本振频率源始终是系统中的技术难点之一,它对整个系统的性能好坏具有直接的影响,所以一般采用频率合成技术来实现。对直接式频率合成方法,由于输出的谐波和寄生频率分量难以抑制而较少采用;广泛采用的直接数字式频率合成方法,却面临输出频率上限难以提高和输出杂散的难以抑制两个难题。因此,对于微波、毫米波频段的频率合成器主要还是采用间接锁相合成的方法,并基于专用集成芯片来设计。本文根据课题提出的要求,在对当前常用的接收和发射方案进行了深入的研究之后,完成了对收发前端系统的方案设计,然后通过设计并实现发射模块的本振频率合成源系统,来验证了方案的可行性。在对相关理论做了详细分析的基础上,我们采用了一种新颖的单本振二次变频方案来做为发射模块的实现方案。该方案采用单本振源来实现二次变频,在保留传统二次变频方案优点的同时,大大降低了本振的实现难度,且更具灵活性。方案中,发射模块的两级本振信号通过对一锁相频率源进行倍频来得到。由于系统对相位噪声指标的要求非常高,所以该锁相频率源的实现成为了课题的难点。在设计过程中,我们分析了锁相环路的噪声模型,并对各单元模块进行了精心的器件挑选、设计和仿真,经过反复的调试最终使系统的具有优良的相位噪声指标,并取得了理想的测试结果。经过实际测试,发射机系统可将频率为0.95～1.45GHz的已调信号变频至毫米波频段进行发射,输出信号的相位噪声指标优于-81dBc/Hz@1kHz、-88dBc/Hz@10kHz、-103dBc/Hz@100kHz、-115dBc/Hz@1MHz,杂散优于-55dBc。最后,针对本次设计的不足之处,本文提出了一些改进措施,以及文中所采用的一些设计方法,对以后的研究和设计工作均具有一定的参考价值。
张永鸿[4]2001年在《W波段频率源技术研究与应用》文中认为随着通信和雷达的发展，人们对毫米波频率源的要求越来越高。简单的毫米波固态源频率稳定度和相位噪声较差，难以满足要求，因此有必要研究以晶振为参考源的W波段频率源。 本文第一章中介绍了W波段固态频率源的概况，指出研制高质量频率源的必要性；第二章中对毫米波双端口振荡器进行了深入研究，研制成功W波段模拟和数字锁相源；第叁章针对W波段数字通信系统型号任务，研制成功W波段可直接数字信号调频的锁相源，大大降低系统成本；第四章对微波毫米波倍频器进行了研究；第五章中研制了W波段低相噪、低杂散的倍频源，并介绍了其在雷达系统中的应用。 本文首先对毫米波双端口耿氏谐波振荡器中的二次谐波和基波的相互作用进行了理论分析，研制成功高Q腔稳频的偏压调谐双端口振荡器和变容管调谐双端口振荡器。在此基础上研制的W波段模拟锁相源在偏离载波10kHz处的相位噪声达到-77dBc/Hz；而W波段数字锁相源具有体积小、可靠性高，便于工程应用的特点。对毫米波锁相环中锁相的谐波混频中频与毫米波信号的相位噪声关系进行了比较，指出了用锁相中频相位噪声代替毫米波锁相源指标的不妥之处。文中还针对W波段通信系统型号研制任务，对锁相源直接数字信号调频的可行性进行了理论分析，研制了高稳定、高可靠性、实用化的W波段直接数字调频锁相源。研制的W波段军用数字通信系统和民用频率跟踪系统具有成本低、可靠性高，便于应用的特点，并从实验角度证明了锁相源的直接数字信号调频理论的正确性。 其次，本文对用于倍频的双平衡混频器输出频谱进行了分析，证明它适合于偶次倍频。研制的P波段四倍频器倍频损耗为21.2dB，适合对晶振输出信号进行低相位噪声倍频。文中还分析了PIN二极管的倍频机理，用理想的开关模型对采用反向并联PIN二极管对的倍频器输出频谱和倍频损耗进行分析，指出了它适合于奇次倍频。研制的C波段PIN管五倍频器倍频损耗达到了10.6dB，S波段倍频源在偏离载波10kHz处，相位噪声达到-136dBc/Hz。利用PHEMT和混频二极管研制的U波段四倍频器最大倍频增益为3.5dB，经放大后输出功率可达40mW，满足W波段基波注锁倍频源的要求。文中还对倍频源的噪声和杂散来源进行了分析，并提出相应的解决办法，指出闪烁噪声对倍频源的影响。研制的W波段倍频源相位噪声达到了-98dBc/Hz＠10kHz，杂波抑制达到65dB，并成功地应用于某雷达系统中。 最后，对锁相源和倍频源进行了比较，指出了把二者结合是实现低杂散、低相位噪声毫米波频率源的有效途径。
邓立科[5]2007年在《W波段高次倍频源研究》文中提出毫米波频率源是毫米波系统的核心部件,倍频技术是一种获取优质毫米波信号的重要方式。雪崩高次倍频技术利用雪崩过程强烈的非线性电感特性,将微波信号单级倍频至毫米波频段,其倍频效率高,输出功率大,能够为毫米波应用提供优质的毫米波信号源。本文利用雪崩高次倍频器为核心,采用取样锁相介质振荡器+高次倍频的方案实现了W波段的高次倍频源。该方案在继承了普通W波段倍频源低相噪、频率稳定度高的特点的同时,降低了W波段倍频源系统的复杂程度,提高了系统的可靠性。该方案对W波段倍频源系统的小型化进行了有益的探索,为W波段频率源技术提供了一种新的解决方案。本文通过对雪崩二极管非线性模型的分析,在软件中搭建了雪崩倍频二极管的非线性模型,很好的反映了雪崩二极管的高次倍频特性。在参考国内外文献的基础上,采用一种新的雪崩高次倍频腔体电路实现了雪崩高次倍频器的设计,该倍频器15次倍频最大输出功率为6.1mW,变频损耗20.4dB。同时,本文设计了C波段取样锁相介质振荡器为雪崩高次倍频器提供基波信号,输出频率为6.5GHz,其相位噪声为-116.97dBc/Hz@10kHz。最终,W波段高次倍频源系统输出频率为97.5GHz,相位噪声为-87.18dBc/Hz@10kHz,达到了很好的技术指标。
马海虹, 唐小宏, 吴涛[6]2007年在《95GHz低相噪锁相源技术研究》文中指出基于毫米波锁相源相位噪声理论,明确指出采用低相位噪声的微波频率源可以有效改善毫米波锁相源相噪指标。利用低相位噪声的微波倍频源,结合谐波混频方式,设计出95GHz低相位噪声锁相频率源。测试结果表明,其相位噪声可以低至-90.44dBc/Hz@10kHz,验证了该设计方案的可行性。
徐锐敏, 张文彬[7]2002年在《毫米波锁相倍频源小型化研究》文中研究指明本文介绍了小型毫米波跳频频率合成器的研究方法。为了满足系统小型化要求 ,采用微波频段锁定倍频到毫米波频段的锁相倍频方案 ,选用超小型、无任何补偿措施的普通 10MHz晶振。整个毫米波锁相源在15 0cm3 体积内实现。测试结果为输出频率 2 9～ 31GHz ,步进频率为 2 0MHz,相噪优于 - 6 5dBc/Hz @10kHz,输出功率大于 10dBm ,可在 8mm接收机中作本振或在发射机中作基准源使用
陈波[8]2007年在《W波段低相噪锁相源》文中提出频率合成技术是雷达、通信等电子系统实现高性能指标的关键技术之一，很多现代电子设备和系统的功能实现，都直接依赖于所用频率合成器的性能，所以高性能频率合成器是现代通信技术中一个很重要的研究方向。本文首先对锁相频率合成技术(PLL)和无源倍频技术的基本原理、特点等作了详细的分析。经过一次二倍频，两次叁倍频，一次五倍频后，得到C波段的输出频率。然后进行全面的方案论证，合理地设计了倍频链中各级功率分配指标，并针对输出功率、相位噪声、杂散等系统指标作了可行性分析。根据要求，选择锁相芯片ADF4106、二倍频芯片RK-2、奇次倍频选用HSMP3822和HSMP8202肖特基并联二级管对以及放大器等器件来搭建系统电路。W波段锁相源的研究，基于“基波锁相，谐波输出”的构想，提高频率源的工作频率，采用倍频方式、混频加锁相方案，克服了毫米波频段相位噪声较高、环路不易锁定的困难，保证系统在W波段有较好的相噪和杂散等指标。最后，对各部分电路的布局、接地等方面进行电磁兼容设计，通过反复调试程序及电路，基本实现了系统指标要求。毫米波锁相源最后达到的指标为：该频率合成器的输出频率为91.8GHz，功率可达10mW，相位噪声优于-84dBc／Hz@10kHz。
邓川[9]2004年在《小型Ka频段锁相源技术研究》文中进行了进一步梳理本文研究了Ka频段的锁相倍频源。主要研究能用于星载、弹载的小型化、低功耗的毫米波频率源。为了实现小型化和低功耗两个目标,通过比较当前的技术情况,我们采取了微波锁相,毫米波倍频的方案。微波锁相环采用电荷泵的形式,其环路滤波器为无源二阶低通滤波器,相比采用有源滤波器的锁相环,它不会附加有源噪声,而且滤波器结构简单,便于调试。设计中分析了环路噪声,阐明了改善相位噪声的方法,讨论了频率步进式锁相源的稳定性问题。并据此给出了环路的参数,如环路带宽,阻尼系数等。毫米波四倍频器部分采用HMC283单片,它由四级放大器组成,将其第一级的工作点偏置到夹断区,使其输出为半个正弦波形,即可产生丰富的偶次谐波,通过后叁级的放大,最后由微带到波导转换接口输出。电路制作在RT/Duroid5880基片上并进行了测试。经测试,其输出中心频率为35GHz,频带宽度为1GHz,步进10MHz,在中心频率处的相位噪声为-60dBc/Hz@1KHz。整个腔体的体积为:62×78×23mm3=111 cm3,远小于预定值140cm3。电源功耗在系统稳定的时候大概为4W,也小于指标要求10W。通过实验表明,小体积、低功耗的毫米波频率源是可行的,最后针对本次设计不足的地方提出了一些改进措施,对以后的工程实践也是有益的。本项目的研究对促进高性能毫米波武器系统,尤其是全固态、全相参、全集成系统的开发研制起着至关重要的作用。
徐锐敏, 延波, 李积微[10]2001年在《小型Ka频段锁相倍频源》文中指出介绍了小型毫米波跳频频率合成器的研究方法。为了满足系统小型化要求,采用微波频段锁定后倍频到毫米波频段的锁相倍频方案,选用超小型、无任何补偿措施的普通10 MHz晶振。整个毫米波锁相源在150 cm3体积内实现。测试结果为:输出频率29～31 GHz,步进 20 MHz,相噪优于-65 dBc/Hz@10 kHz,输出功率大于10 dBm,可用于8 mm接收机作本振或发射机基准源使用。
参考文献：
[1]. W波段低相噪锁相频综技术研究[D]. 马海虹. 电子科技大学. 2007
[2]. Ka波段低相噪锁相倍频源[D]. 庞春辉. 电子科技大学. 2014
[3]. 毫米波卫星接收机收发射频电路设计[D]. 陈兴华. 电子科技大学. 2007
[4]. W波段频率源技术研究与应用[D]. 张永鸿. 电子科技大学. 2001
[5]. W波段高次倍频源研究[D]. 邓立科. 电子科技大学. 2007
[6]. 95GHz低相噪锁相源技术研究[J]. 马海虹, 唐小宏, 吴涛. 微波学报. 2007
[7]. 毫米波锁相倍频源小型化研究[J]. 徐锐敏, 张文彬. 微波学报. 2002
[8]. W波段低相噪锁相源[D]. 陈波. 电子科技大学. 2007
[9]. 小型Ka频段锁相源技术研究[D]. 邓川. 电子科技大学. 2004
[10]. 小型Ka频段锁相倍频源[J]. 徐锐敏, 延波, 李积微. 电子科技大学学报. 2001