基于移频锁相的超宽带低相位噪声频率源的研究

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频率源作为电子系统的核心部件,其性能优劣直接影响系统的性能指标。本文结合各个频率合成技术的优点,将多种技术混合使用,提出了一种基于移频混频结构的双锁相环方案。实现了0.1~22GHz超宽带小步进低相位噪声频率源的设计。首先,通过锁相环内插多级混频器的方案研制了移频混频环。利用高分辨率窄带参考信号经过倍频/分频组作为混频器的本振信号,并通过合理规划倍频/分频组和输出频段实现锁相环输出5650~11300MHz信号且环路分频比固定为1,最后利用直接频率合成技术扩展锁相环的输出频率,实现系统全频段输出。其次,通过锁相环内插单级混频器方案,为移频混频环提供窄带低相位噪声参考信号。为了解决输出频率分辨率问题,采用DDS激励PLL的方案,利用DDS输出分辨率高的优点,即使经过移频混频环倍频,系统最终输出信号的频率步进依然可以达到很小。然后,由于系统引入了多级混频器和分频/倍频组,也涉及到许多开关的切换。为保证系统切换频点时的快速响应,设计了系统参数的配置算法,可以精准计算出方案中的可变参数。最后,在此方案基础上完成了芯片选型、理论计算和仿真研究,验证了方案的可行性,并完成了实物设计。经测试,频率源可实现0.1~22GHz输出频率范围,频率分辨率为1Hz。输出22GHz信号时相位噪声可达-109d Bc/Hz@10k Hz。杂散抑制优于60d Bc。
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