一种多环路宽带微波频率合成器设计.pdf

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1、理论与方法己口l4年5月第]]卷第5期鞠■_一种多环路宽带微波频率合成器设计闫亚力杜会文杜以涛郭小文(中国电子科技集团公司第四十一研究所青岛266555)摘要：针对复杂频率源的频率分辨率、相位噪声等指标难以同时兼顾的问题，采用多个锁相环组成了多环路结构，利用每一个环路的特点，使频率源输出较好地解决了上述问题。首先对锁相环的基本原理及噪声特性进行了分析，然后依据项目要求给出了包含参考环、高纯环、小数环及YTO环的多环路设计方案，并分别对其中每个环路的设计要点及所起的作用进行了论述。最后通过性能测试，验证了该方案的可行性及先进性，成功实现了宽频带、低相噪及高分辨率等指

2、标，达到了预期的目标。关键词：低相位噪声；高分辨率；宽频带；锁相环中图分类号：TN74文献标识码：A国家标准学科分类代码：510．1010Designofamulti·-PLLmicrowavefrequencysynthesizerYanYaliDUHuiwenDuYitaoGUOXiaowen(The41stResearchInstituteofCETC，Qingdao266555，China)Abstract：Inthecomplexfrequencysynthesizerdesign，it’ShardtOsatisfytherequirementstohi

3、ghfrequencyresolutionandlowphasenoise．Thispaperresolvestheabove—mentionedproblembetter，byusingmulti—PLLandtakingadvantageofthecharacteristicsofeachloop．Firstly，theprincipleandphasenoisecharacteristicofthePLLisanalyzed．Then，ac—cordingtothetaskoftheproject，adesignschemebasedonmulti—PLLi

4、ncludingreferencePLL，highpurityPLL，frac—tionalfrequency-divisionPLLandYTOPLLisgiven．Thedesignessentialsandeffectsofeachloopareintroduced．Fi—nally，byperformancetesting，itconfirmsthefeasibilityandadvantageofthisscheme，successfullyachievesindexesofwideband，highfrequencyresolutionandlowph

5、asenoise，andreachestheaimofthedesign．Keywords：lowphasenoise；high—resolution；wideband；phaselockedloop(PLL)术的多环路宽带微波频率合成器实现方案。该方案与国1引言内以往设计方案相比，在保证宽频带及高分辨率的情况微波频率合成器是雷达、通信、电子对抗、微波测量仪下，在低相位噪声指标上有明显突破，进一步缩小了与国器等电子系统的核心部件，其性能优劣直接影响到整个电外先进水平的差距。子系统的总体性能。复杂电子系统内部的频率源往往要2锁相环系统的相位噪声分析求同时具有宽频带、

6、低相位噪声、高分辨率等指标。目前国外大公司设计的频率源部件代表了该领域的世界最高2．1锁相环的工作原理水平，如安捷伦公司最新的信号源产品，在输出锁相环(PLL)是一个闭环相位负反馈控制系统。它3～10GHz频率范围内，频率分辨率能达到1mHz，相位的功能是使输出信号的瞬时相位跟踪输入信号的瞬时相噪声指标达到一114dBc／Hz@10kHz。相比之下，国内宽位变化，从而实现相位的自动锁定。当环路处于锁定状态带高分辨率频率源产品的相噪指标仍有5～10dB的差时，其输出相位和输入相位保持一个固定的相位差，输出距，同时兼顾这几项指标的优秀产品并不多见。瞬时频率等于输入瞬时

7、频率]。以这几项指标的实现为主线，介绍了一种基于锁相技锁相环系统主要是由鉴相器(PD)、环路滤波器(LF)收稿日期：2014—03—48一国外电子测量技术中国科技核心期刊己口I4年5月第3]卷第5期理论与方法和压控振荡器(VCO)3个基本部件组成。其基本组成结·相位噪声：构如图1所示。一96dBc／Hz@1kHz；一106dBc／Hz@10kHz；一110dBc／Hz@100kHz。由于本项目要求实现同时具有低相位噪声，高分辨率及宽频带等指标，采用单个锁相环难以实现，因此考虑采图1锁相环的组成用多环路方案]。方案简图如图3所示。本方案主要由4个锁相环组2．2锁相环

8、相位噪声分