Ku波段介质稳频锁相环频率源设计

摘要

频率合成技术是电子系统实现高性能指标的关键技术之一。锁相技术是第二代频率合成技术，用它实现的频率合成器性能优良。取样鉴相和锁相是模拟锁相，其灵活性好，又能显著降低相噪。用介质谐振器设计振荡器(DRO)也是微波频段常用的一种频率合成技术。介质谐振器(DR)由高介电常数、低损耗的微波陶瓷材料制作而成，它能极其容易地实现微波频率源的低相位噪声。同时，DR的谐振频率温度系数可正可负，这可以大大捉高DRO的频率温漂性能。 本文介绍了一个应用取样鉴相和锁相原理制作的微波KU波段频率源(频率合成器)，其中的压控振荡器部分是用介质谐振器(DR)设计的。DRO和取样锁相的理论分析和设计方法是本文重点阐述的内容。本文在场效应管FET栅极上加上谐振网络(谐振网络是通过CST仿真得到的，它是串联反馈回路，介质工作在TE01模，对于其后的FET，它又相当于一个带阻滤波器)，然后设计输入输出匹配电路，使电路结构满是起振条件，之后继续用谐波平衡法仿真和优化，使振荡器输出功率合适，相位噪声很低。在振荡器之后，本文加了一个缓冲放大器，它起到放大输出功率和改善频率稳定度的作用。在锁相环设计中，本文让晶振参考信号激励阶跃恢复二极管，从而转换成取样脉冲。该脉冲重复频率和品振完全一致，被直接送到取样鉴相器的门开关电路，周期性接通“开关”，当这一“开关”接通时，来自VCO的信号被送到保持电路(这叫取样)，该电压一直保持到“开关”再一次接通，如此持续进行，形成误差电压。误差电压经放大后送入环路滤波器进行滤波和再放大，然后去改变变容管偏置电压，控制振荡器输出频率，达到稳频的目的。综上所述，本文为低相噪、高频率稳定度频率源的研制提供了一个可行的设计方法。

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及关于论文使用授权的说明

第一章引言

第二章介质振荡器(DRO)和放大器设计

第三章锁相环(PLL)原理与设计

第四章频率源总体设计

第五章结论

致 谢

参考文献

研究成果