60MHz直接数字频率合成器

主研人员　张玉兴　何　放　彭清泉　底海英　汤炎灿直接数字频率合成器是近年来发展起来的新的频率合成技术。由于采用全数字化，具有频率分辨率高、跳频速度快，且相位连续、相位噪声低等突出优点，是新一代雷达、通信等电子产品的核心技术。该频率合成器采用了低相位噪声时钟产生技术，良好的电磁兼容设计技术，杂散抑制电路技术等，降低了系统的杂散及相位噪声。采用ＨＰ８５６３Ｅ测出相位噪声Ｌ（１ｋＨｚ）＜－１０４ｄＢｃ／Ｈｚ，ＤＤＳ输出杂散６０ＭＨｚ＜－５５ｄＢｃ。该项目是国内ＤＤＳ（直接数字频率合成器）用于雷达工程的…     

直接数字频率合成器中的相位噪声分析

相位噪声和杂散性能是制约直接数字频率合成器（ＤＤＳ）用于高稳定频率源的关键指标。文中给出了一种全新思维,定量分析了ＤＤＳ中由相位截断引起的杂散谱及由相位截断、ＲＯＭ存储器有限字长和ＤＡＣ性能对其相位噪声性能的影响。     

锁相跳频源的极值相位裕量设计法

针对电流型电荷泵PLL频率综合器芯片,提出一种称为极值相位裕量的无源环路滤波器方案和设计方法。使PLL频率合成器成为2型(3~4)阶环;论证了设计公式,并用良好设计方法研制了一个L波段的跳频源。该跳频源在相位噪声、调频速度和杂散抑制等方面的性能指标较高。     

时钟3.2GHz直接数字频率合成器的研制

阐述了时钟频率高达3.2 GHz的新型直接数字频率合成器的设计方案,由该方案设计的直接数字频率合成器最高输出频率可达1 500 MHz,并且可以产生线性调频、脉冲步进、调频步进等多种调制信号.通过对该直接数字频率合成器与DDS芯片AD9858进行相位噪声以及杂散进行对比分析,时钟为3.2 GHz的直接数字频率合成器不仅输出带宽得以扩展,其相位噪声在所测试点比AD9858要优10 dB,窄带杂散也较AD9858有很大提高.     

频率综合器中电荷泵相位噪声参数模型

在深亚微米互补金属氧化物半导体工艺制造的频率综合器中,电荷泵产生的噪声成为输出频率信号相位噪声的重要来源.以往用于电荷泵噪声的导通比估算模型比较粗糙,已经无法满足设计低噪声频率综合器的需要,通过引入电荷泵导通时间,提出了频率综合器中电荷泵的采样噪声等效模型,能更加精确地估计电荷泵噪声对频率综合器输出相位噪声的贡献.本文提出的电荷泵噪声模型为设计频率综合器提供了仿真相位噪声更为准确的方法.     

频率综合器中电荷泵相位噪声参数模型

在深亚微米互补金属氧化物半导体工艺制造的频率综合器中,电荷泵产生的噪声成为输出频率信号相位噪声的重要来源.以往用于电荷泵噪声的导通比估算模型比较粗糙,已经无法满足设计低噪声频率综合器的需要,通过引入电荷泵导通时间,提出了频率综合器中电荷泵的采样噪声等效模型,能更加精确地估计电荷泵噪声对频率综合器输出相位噪声的贡献.本文提出的电荷泵噪声模型为设计频率综合器提供了仿真相位噪声更为准确的方法.     

分频器新增相位杂散和新增相位噪声的分析

本文应用取样原理分析了分频器产生新增相位杂散和新增相位噪声的机理,给出了分频器的相位噪声模型和分频器相位噪声的解析表达式。提出了用全选通办法来减少分频器新增相位杂散和新增相位噪声,取得了分频器(包括鉴相器)相噪优于-105db/Hz的结果。     

宽带噪声中未知频率窄带信号的提取

提出一种从宽带噪声中提取未知频率窄带信号的方案，该方案采用单滤波器与数字式频率扫描锁定系统相结合。经混频后，与低速模拟─数字转换器，与ＦＦＴ配合，可对高频信号实现细化的谱分析。应用此系统可提取０～２６ＭＨｚ内任一未知单频信号，并且改善信噪比约１８ｄＢ。文中还给出了系统框图和实际测试结果。     

X波段雷达频率合成器

Ｘ波段雷达频率合成器完成了实用化Ｘ波段的综合样机,样机已通过环境试验要求。达到指标如下：工作频率范围为８．６～９．５ ＧＨｚ;本振输出功率≥１７．５ ｄＢｍ;本振输出相噪（１ｋＨｚ）≤－９０ｄＢ／Ｈｚ;本振输出谐波＜－５０ ｄＢｃ;本振输出杂散＜－６０ ｄＢｃ;激励输出功率≥５００ ｍＷ;跳频时间≤１００ｍｓ;环境温度范围－４０～＋６０℃。X波段雷达频率合成器@科卞     

改善DDS输出LFM信号谱质的方法

分析了直接数字合成的相位截断杂散、幅度量化误差杂散和DAC非线性杂散的分布规律。根据这些噪声分布特点,提出了一种利用设计合理的外围电路和选择合理的控制字的方法,提高了直接数字合成技术产生的线性调频信号的频谱纯度,并用直接数字合成芯片AD9854设计了线性调频信号合成器。实验结果表明,用该方法产生的线性调频信号在带宽达30MHz时,无杂散动态范围达到了62dB,改善了近10dB。     

小型Ka频段锁相倍频源

介绍了小型毫米波跳频频率合成器的研究方法。为了满足系统小型化要求,采用微波频段锁定后倍频到毫米波频段的锁相倍频方案,选用超小型、无任何补偿措施的普通10 MHz晶振。整个毫米波锁相源在150 cm3体积内实现。测试结果为:输出频率29～31 GHz,步进 20 MHz,相噪优于-65 dBc/Hz@10 kHz,输出功率大于10 dBm,可用于8 mm接收机作本振或发射机基准源使用。     

基于提高有载Q的120 MHz低相噪晶体振荡器设计

从反馈振荡器的Leeson模型相位噪声表达式出发,分析了有载Q的重要性,针对基本皮尔斯振荡电路推导出有载Q的表达式,得到C1越大,有载Q越高的结论。在此基础上设计了一个120MHz AT切低相噪晶体振荡器样机,经实际测试,该振荡器在偏离载频100Hz、220Hz、1kHz和底部相位噪声分别达到了-130dBc/Hz、-142dBc/Hz、-155dBc/Hz和小于-175dBc/Hz。结果表明,从提高有载Q出发对低相噪晶体振荡器进行设计是可行的。     

W波段小型化锁相源

根据基波锁相、谐波提取的思想,采用双环数字锁相方式,实现了Ｗ 波段二次谐波耿氏锁相振荡器;分析了混频锁相环中输出端口与中频端口相位抖动的关系,指出了从自身中频端口测试相噪的局限性。该锁相源频率为９３ ＧＨｚ,射频偏离载波５０ ＫＨｚ 时,相噪为－ ７０ ｄＢｃ／Ｈｚ ,输出功率大于１０ ｍ Ｗ,可用于本振等小功率场合     

Ka波段全相参雷达收发射频前端系统组件研制

提出了一种Ka波段全相参雷达收发前端电路的设计方法,该设计方法综合考虑了收发变频本振(频综)和收发射频前端电路的特点和设计要求,对上/下变频的频率分配进行优化规划,充分利用了直接数字频率合成(DDS)、锁相环(PLL)和FPGA等的优点,从而既降低本振的实现难度,又可在频谱纯度(相噪和杂散水平)与变频时间等关键技术指标上得到了较高的综合表现。基于此,研制实现了一款性能优良的Ka波段全相参雷达收发前端系统组件,该组件已成功地应用在某Ka波段全相参雷达系统中。实测结果表明:当S/C波段的PLL本振源最小步进15MHz、带宽480MHz时,发射端杂散电平小于-65dBc,接收端杂散小于-70dBc,相噪水平优于-94dBc/Hz@1kHz,系统最大变频(频差480MHz)时间小于15μs。     

ispLSI1016在数字锁相环中的应用

讨论了采用ispLSI1 0 1 6构造数字锁相环的基本方法 ,并给出了分频器、相位比较器和吞脉冲计数器的相应的编码指令     

采用DDS+PLL技术实现S波段频率合成的一种方法

分析了现有的ＤＤＳ 与ＰＬＬ 混合电路方案实现频率合成的优缺点，提出了一种用ＤＤＳ 与ＰＬＬ 混合电路实现Ｓ 波段频率合成的新方法。给出了一个示例，并用ＣＡＤ 工具进行了仿真与优化     

微波振荡器相位噪声的非线性电流源分析法

提出了一种微波场效应晶体管振荡器相位噪声新的分析方法,该方法利用非线性电流源法分析振荡器基波和各次谐波的稳态响应和相位噪声特性,把稳态响应分析与相位噪声分析有机统一起来,便于微波振荡器综合性能的ＣＡＤ 优化设计。经验证,计算机辅助分析结果与传统分析方法的结果相一致,证明了该方法的正确性     

毫米波锁相环相位噪声分析研究

针对毫米波锁相环建立了其相位噪声模型，并在此基础上推导出系统相噪传输函数，通过分析此传输函数，可获得锁相环中各环节对系统输出相嗓的贡献，从而为提高环路性能提供了理论依据。计算机仿真及实验结果都验证了本方法的正确性，并给出了部分仿真及实验结果。