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频率源是现代无线通信系统中的关键部件之一,本振信号的质量将直接影响到系统发射和接收信号的质量,从而影响整个通信系统的性能。本文针对基于数字多波束的第五代移动通信系统(5G)大规模MIMO系统和基于相控阵的5G毫米波系统,开展了高性能频率合成器的研究,具体工作如下:1)5G大规模MIMO系统对于频率、时间和相位的同步性有着严格的要求,因而需要更为精准的频率源为系统提供本振信号。针对5G大规模MIMO数字多波束阵,研制了相应的锁相环(PLL)频率合成器及本振功分放大模块,为64路射频收发信道提供统一的本振,满足相参系统信道一致性的要求,实现系统一次性校准与数字波束合成。测试结果表明,该锁相环频率合成器的无间断输出频率范围为850MHz-12GHz。为3.5GHz频段5G系统提供的3.875GHz本振信号经过所设计的一分八本振功分放大模块后,每路输出约5dBm的信号,在30MHz频偏内只有一根杂散谱线且杂散水平低于-77dBc,此时相位噪声在1kHz、10kHz、100kHz和1MHz频偏处分别为-102.84dBc/Hz、-107.23dBc/Hz、-106.38dBc/Hz和-137.39dBc/Hz,远端相噪小于-155 dBc/Hz,谐波抑制大于60dB。测试结果表明该PLL频率源性能良好,满足大规模MIMO数字多波束系统要求。2)针对毫米波相控收发系统对本振的要求,基于直接数字频率合成器(DDS)研制了同步的16通道中频频率合成器,实现了相控阵系统的高精度幅度相位控制。测试结果表明,经过幅度校准,16通道中频本振输出的3.7GHz信号幅度都约为6dBm,其相位噪声在1kHz、10kHz、100kHz和1MHz频偏处分别为-89.25dBc/Hz、-115.8dBc/Hz、-121.45dBc/Hz和-133.83dBc/Hz,远端相噪小于-145 dBc/Hz,谐波抑制大于45dB。16路通道相位控制精度在1°以内。此外,使用MATLAB对采样到的输出信号进行数据处理,得到了更精准的幅度相位校准结果,分析了该频率源输出信号的短期和长期稳定性。最后介绍了使用该DDS频率源进行本振移相,在微波暗室中测量出接收相控阵指向0°、±3°和±5°时的波束扫描结果。