一种X波段低相噪频率合成器的设计.pdf

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1、总第16卷177期大众科技VOI．16No．52014年5月PopularScience＆TechnologyMay2014一种X波段低相噪频率合成器的设计费治敏雷东席礼贤(零八一电子集团有限公司，四川广元628017)【摘要】文章介绍了一种x波段频率合成器的设计方法，该方法是通过混合式频率合成方法优化M／N参数，以减小数字鉴相器、分频器等部件附加相位噪声对输出相位噪声性能的影响，使该频率合成器有低杂散、低相位噪声、小型化等特点，具有良好的工程应用价值。【关键词】相位噪声；杂散；PLL【中图分类号】TN911．4【文献标识码】A【文章编号

2、】1008-1151(2014)05—0080—03DesignofanX-bandlowphasenoisefrequencysynthesizerAbstract：AhybridfrequencysynthesizingmethodofdesigningX—bandfrequencysynthesizerisintroducedinthispaper．whichoptimizesM／Nparameterstoimprovethephasenoiseperformancebymeansofdiminishingtheinfluenceo

3、noutputphasenoiseseparatedfromadditionalphasenoiseproducedbydigirmphasedetector，frequencydividersandSOon．Thefrequencysynthesizerhavingthefeaturesofminiaturization，lowphasenoiseandspurioushasimportantengineeringvalueandextensiveapplicationforeground．Keywords：Phasenoise；spu

4、rious；PPL频率合成器是雷达、通信、仪器等电子系统的心脏，其及噪声后来控制VC0的输出频率，系统通过改变反馈支路混好坏直接影响着电子系统的性能。随着电子技术的飞速发展，频后的分频比，来实现频率变换。当环路锁定时，输出频率现代雷达对频率合成器的要求也越来越高，低杂散、低相噪、fo=(M+N／R)fr，频率间隔为Af=fr／R。原理框图如图1所示。小型化、模块化已成为频率合成器的发展趋势。本文从环内混频锁相环的相位噪声模型出发，得出锁相环相位噪声(部件含剩余相位噪声)计算公式，给出了x波段频率合成器的设计方案，并对该频率合成器的相位噪声

5、、杂散方面作了重点分析，文章末尾给出了该频率合成器杂散和相位噪声的测试结果。1方案研究图1环内混频锁相环框图1．1相位噪声模型为了研究方便，我们假设这些器件本身都是无噪声的理现代雷达变频带宽相对较宽，频率分辨率较高，若采用想器件，而把这些噪声都看成是由这些器件的外部输入的，前置分频的锁相环，则环路分频比较大，这将会恶化输出频其等效框图如图2。谱的近端相位噪声：若采用小数分频锁相可以在不降低鉴相频率的前提下，提高输出频率的分辨率，但分数分频锁相环中周期运行的双模分频器会产生分数杂散，这将严重影响输出频谱的杂散性能：若采用反馈支路带有混频器的

6、锁相合成的方式，即环内混频锁相方式。环内混频锁相式频率合成器实际锁定的频率是压控振荡器输出频率与参与混频频率的差频，这样就降低了对分频器的频率响应要求，提高了频率合成器的工作频率，减小了分频次数，有利于改善系统的相位噪声和动态响应性能，是目前常用的一种雷达锁相频率合成器方法。其工作原理是基准信号与反馈信号在鉴相器中进行相图2锁相环路主要部件附加相位噪声位比较，输出的误差电压通过环路滤波器来抑制其高频成分【收稿日期】2014-04-10【作者简介】费治敏，男，零八一电子集团有限公司工程师，研究方向为频率源和微波电路；雷东，男，零八一电子集团

7、有限公司工程师，工程硕士，研究方向为频率源和微波电路；席礼贤，男，零八一电子集团有限公司工程师，硕士，研究方向为雷达接收机与微波电路。．8O．图2中，0。(s)、0(S)、0(S)、0(s)、0(s)和0—3—。(S)分别为晶振、M倍频器、R分频器、鉴相器、N分频器和压控振荡器的附加相位噪声的拉普拉斯变换。因为锁相环电路为线性系统，满足叠加定理。运用负反馈理论，可得锁相环输出的相位噪声为：厂—咂嗡^r三)={(+)三(-厂)+JV[三(_厂)+(_厂)』【+LN(_厂)]口}1H(厂)j+工啪(_厂)1H(厂)1(1)图3频率合成器框图L

8、(f)为单边带相位噪声功率密度与载频功率之比，H(f)为锁相环闭环传递函数，H。(f)为锁相环误差传递函数。环路滤波器采用有源比例积分滤波器，其特性接近理想2关键指标分析积分滤波器，有两个独立