基于DDS和PLL的S波段快速跳频源设计

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近年来,随着现代雷达、电子对抗和通信等技术的发展,对于微波收发系统的性能也提出了更高的要求。频率源作为收发系统的核心部件,其技术指标要求也愈来愈高,并且在不同的应用场景中,对于频率源的特点需求也有所区分和侧重。在雷达及信息对抗系统中,频率源作为提供本振信号的核心部件,跳频时间直接影响目标搜索能力和抗干扰能力等关键性能。因此,具备频率捷变能力的频率源受到了广泛的关注。本文从频率源的技术基础出发,论述了直接数字式频率合成(DDS)和锁相频率合成(PLL)的技术原理、主要参数及输出信号特性。随后针对本论文所需设计的快速跳频源的技术指标要求,对DDS倍频技术、DDS激励PLL技术、DDS与PLL环外混频技术这三种技术路径进行了对比和可行性分析,确定了以DDS与PLL环外混频技术作为方案设计的基础,并通过混频和倍频进一步拓展DDS的跳频带宽的混合频率合成方案。方案设计巧妙,将三种频率合成技术有机结合,发挥出各自优势,简明高效的实现了设计目标。在具体的硬件设计及实现过程中,将跳频源按功能模块划分为信号发生电路、射频链路、检波及电源电路进行分解设计,按照指标要求和链路预算进行了器件选型,并对相位噪声、杂波抑制性能和输出功率进行了仿真或预算,均符合技术指标要求。在印制板设计中,遵循了模拟/数字供电分离、模拟/数字接地隔离的原则以及射频信号线布线要求,结构上采取一体化铝制壳体正反面布局,独立分腔设计,避免了内部干扰的产生。在完成实物的基础上,按照技术指标要求的项目对频率源的主要性能指标进行了测试,并对各项测试结果进行了详细分析。经实测,输出功率、杂波抑制、谐波抑制、相位噪声和跳频时间等技术指标均达到设计要求。本文最终实现的S波段快速跳频源,跳频时间不超过800ns,相位噪声优于-89d Bc/Hz@10k Hz,应用于目标监视雷达的微波分系统中,可有效提升系统跳频性能。
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