微波检测具有不易受环境影响、频带宽、穿透能力强和抗低频干扰等优点,在诸多领域有着广泛的应用。频率源作为微波检测系统的核心组成部分,其性能优劣直接关系到微波检测系统的质量高低。随着微波检测系统的应用场景越来越复杂,检测精度等性能的要求也越来越高,对频率源的频率分辨率、频率调节速率与频率稳定度的要求也越来越高。本文针对频率分辨率、频率调节速率和频率稳定度三项性能指标难以兼顾的问题,展开了可快速调频的高稳定度频率合成技术研究,制定了直接数字频率合成器驱动锁相环的技术方案。在制定的技术方案基础上,通过对频率调节速率与频率稳定度进行理论分析与仿真,实现了可快速调频的高稳定度频率源,并完成了实验验证。本文的主要研究内容包括:1)可快速调频的高稳定度频率合成方案研究。针对高频率分辨率、高频率调节速率与高稳定度频率源的研究目标,对各种类型的频率源设计方法进行分析,研究设计出同时满足频率分辨率、频率调节速率和频率稳定度三项性能指标的频率源,并制定了具体频率合成方案。2)高动态性能频率合成技术研究。频率源的动态性能是指频率调节速率,高动态性能频率源即能够实现快速频率调节。本文以系统输出信号的正弦频率调制速率来表征系统的频率调节速率,分析了锁相环对正弦频率调制信号的跟踪性能,进行了锁相环稳态跟踪误差分析、锁相环跟踪稳态极限、不同环路滤波器类型的锁相环稳态误差分析及频率调节速率的极限估计。最终得到频率调节速率主要受输出峰值频率偏移、环路滤波器类型和鉴相器类型影响的结论,确定了跟踪性能最优的环路滤波器类型与锁定范围最宽的鉴相器类型。3)高稳定度频率合成技术研究。该部分对系统输出频率信号的频率稳定度进行了理论分析,找出了影响相位噪声与杂散的因素,得出了直接数字频率合成器输出杂散取决于归一化频率、锁相环的相位噪声性能主要取决于环路带宽和阻尼系数的结论。最终根据结论,确定了参考频率基准生成方案、找到了 DDS频谱纯度的改善方法与锁相环相位噪声的抑制方法。上述研究内容最后通过搭建实验平台,对实验样机进行性能测试来验证。测试结果表明,系统能够达到很高的频率分辨率,具有快速频率调节能力并且具有高频率稳定度。