陶焕磊[1]2003年在《微波毫米波频率综合器的研制》文中研究说明本文是在充分了解锁相环(PLL)的理论和各种频率合成技术的基础上,对微波毫米波频率综合器的理论探索和实际研制工作的总结?第一章介绍了频率综合器(简称频综)的发展过程,对各种频率合成的技术进行了简单的概括和对比,简述了毫米波及其特点,并介绍了本文所作研究工作的研究目的及意义?第二章从锁相环的基本原理出发,介绍了锁相环的几个基本部件:鉴相器?环路滤波器和压控振荡器,对线性化锁相环进行了详细的分析,对数字锁相环做了详细的介绍,分析了锁相环的相位噪声模型,讨论了频综中的混频器?倍频器?分频器?放大器?振荡器?鉴相器等对频综相位噪声性能的影响,最后讨论了最佳环路参数的选取?第叁章主要介绍了本课题所涉及的微波固态电路,分为四个部分?第一部分着重介绍了脉冲锁相源的工作原理(主要包括取样鉴相器和介质稳频的压控振荡器),并介绍了研制结果的性能指标;第二部分介绍了平衡式宽带低噪声放大器的基本理论?设计方法以及研制出的宽带低噪声放大器的性能指标;第叁部分简单介绍了谐波混频器的基本理论和性能指标;第四部分简单介绍了毫米波压控振荡器电路结构和性能指标?第四章分为叁个部分?第一部分在对国内外的毫米波频综设计方案的对比中选取出合适的设计方案;第二部分根据第二章所讲述的理论基础上,对所选用的方案进行了系统性能的分析,在此基础上指出了提高毫米波频综性能的关键所在;第叁部分在上述章节的基础上对系统指标进行了合理的分配,完成了系统性能测试? 本论文的主要贡献在于:在前人所做工作的基础上,综合了模拟锁相技术和数字锁相技术的优点,对一种毫米波频综的设计方案加以改进,并根据改进后的方案研制出毫米波频综,其性能指标基本满足了某工程预研的设计要求?
杨远望[2]2011年在《高性能频率合成技术研究与应用》文中研究说明现代电子系统的快速发展对频率合成器的频率稳定度、频谱纯度、捷变频速率、频率范围和输出频率点数等指标都提出了越来越高的要求,对高性能频率合成技术的研究要求也越来越迫切。微波毫米波信号由于具有波长较短、频带较宽以及与大气相互作用等特性,已广泛应用于制导、电子对抗、微波通信等领域,微波毫米波频率合成器性能的优劣直接影响了微波毫米波系统的最终性能。本论文正是针对上述问题,以高性能频率合成技术及其在微波毫米波频段的应用为主要的研究对象,在深入分析当今频率合成理论和技术原理的基础上,对频率合成器设计架构和数字频率合成算法进行了详尽的讨论和研究。主要内容为:1.研究高性能锁相频率合成方法,提出了一种宽相对覆盖、低相位噪声的捷变频锁相频率合成方法。该方法通过实时调节锁相环电路的鉴相增益,对压控振荡器的等效压控增益非线性进行补偿,从而实现在宽覆盖范围内混频锁相环环路带宽基本保持恒定,即确保较宽覆盖范围内低相噪性能与捷变频性能的一致性。2.研究高性能混合频率合成方法,提出了一种基于改进型叁重频率调节算法的用直接数字频率合成器驱动锁相环的低相位噪声、捷变频频率合成方法,该方法通过多重调节频率合成器的多个可调节因子,进而灵活配置频率,达到杂散性能的最优化。并基于该方法研制实现了一工作在X波段(最后4倍频到Ka波段)的高分辨率、低杂散频率合成器。3.研究高性能微波毫米波频率合成技术,提出了一种用于Ka波段全相参雷达收发前端的频率合成器的设计方法,该方法综合考虑了频率合成器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,充分利用了各频率合成器件和控制器件的优点,既降低了本振的实现难度,又在频谱纯度与变频时间等关键技术指标上得到了较好的综合表现。4.研究高性能直接数字频率合成技术,提出了一种无相位截断杂散的直接数字频率合成方法。该方法利用直接数字频率合成器的数模转换器位数L有限的特点,对正弦查找表进行压缩,通过改变查找表结构,增加一个比较器和减法器,从而在不增加硬件开销的前提下改善了直接数字频率合成器的杂散抑制性能。
张宇[3]2003年在《小型化毫米波YIG频率综合器的研究》文中研究说明随着毫米波技术的发展，在毫米波段高调制速率的毫米波通信机对毫米波本振源提出了更高的性能要求，本文针对8mm高速宽带155Mb/s无线接入通信系统对毫米波本振源的要求，介绍了几种毫米波频综的设计方案，并进行了分析，最后决定采用锁相倍频的方案。 本文详细分析了本系统方案及其特性，并对其中用到的锁相环路各部件及其对系统相位噪声性能的影响作了重点讨论。研制了高性能的采用新型YIG振荡器的毫米波频率综合器，研制成功的毫米波频率综合器的具有较好的相位噪声，较宽的带宽，经过实际使用完全能满足系统的要求。
税兰英[4]2007年在《Q波段宽带四倍频器的研制》文中提出低成本、小型化、高性能的Q波段倍频源目前在国内还未见相关报道，具有很高的工程应用价值。本论文中的Q波段宽带四倍频器采用两次二倍频来实现，输入为SMA接头，输出为BJ-400波导。整个倍频器主要由两级宽带二倍频器、宽带带通滤波器、毫米波放大器、微带—波导转换五部分组成。本文重点分析了肖特基势垒二极管偶次倍频原理、FET倍频原理和谐波平衡法，并根据倍频器的设计理论，建立了电路拓扑结构，再利用谐波平衡分析法对具体倍频电路进行仿真优化，设计了毫米波平衡式无源二倍频器和Q波段宽带有源四倍频器。分别阐述了其设计思路和实现方式，最后对整体电路进行了结构设计和加工，并对设计结构进行了指标测试，提出了下一步改进意见。研制过程中，主要攻克了以下技术难点：(1)、宽带技术：课题相对带宽超过40％，本设计从方案确定、器件选择等方面都从宽带技术角度考虑，以保证整个电路结构的宽带特性，使器件在全频段内都能满足指标要求。(2)、小型化技术：指标给定的外形尺寸很小，采用单层电路很难实现，需采用上下分腔的立体结构，合理利用有限的腔体空间，在满足电性能情况下达到指标尺寸要求。(3)、较高的谐波抑制度：采用有较高加工精度的薄膜工艺研制了一个宽带、小尺寸、对谐波抑制性能好的宽带滤波器以滤除电路中谐波。测试结果表明：在整个Q波段四倍频器的输出功率：≥10.5dBm，谐波抑制：≥31.6dBc；腔体尺寸：≤59.5×22.6×8.6mm~3；重量：≤120g，所有指标均优于设计要求，性能已达到国内先进水平。该Q波段四倍频器具有频带宽、体积小、输出功率高、谐波抑制度大和环境要求高等特点。该四倍频器可广泛应用于发射机、频率合成器、接收机本振源等各种电子设备中，具有较高的工程应用价值。
马海虹[5]2007年在《W波段低相噪锁相频综技术研究》文中研究表明毫米波频率源是构成毫米波雷达通信系统的关键部件，对该技术的研究具有重要的现实意义。本文在分析毫米波锁相源相位噪声的基础上，开展了W波段低相噪锁相频综技术的研究。本文的主要贡献表现在以下几个方面：在分析频率合成技术的基础上，讨论了叁种锁相方案，并以X波段锁相频率源的研制过程为例，分析了混频锁相方法，明确指出了混频锁相过程中，微波射频信号、本振信号以及中频锁相信号叁者之间相位噪声的内在关系。相位噪声是频率合成器的重要技术指标之一，由于毫米波双环锁相频率源的系统构成复杂，各部件相噪特性对输出信号的相位噪声有不同的影响。本文针对毫米波双环锁相频率源，分析了其相位噪声的主要影响因素，并提出了一种估测毫米波锁相源相位噪声的便捷方法。与传统估测方法相比较，该新的估测方法利用了毫米波锁相源研制过程的微波频率源，以及微波本振源与毫米波VCO混频后的中频信号的相位噪声，简单易行。为验证其正确性和可行性，采用该估测方法对95GHz双环锁相频率源的相位噪声进行估测，并与传统的毫米波基波混频测试方法相比，二者吻合较好。通过对毫米波双环锁相源相位噪声的分析，指出了毫米波射频信号、微波本振信号以及毫米波的中频锁相信号叁者之间的相位噪声关系。明确指出，通过改善微波本振源的相位噪声，可以有效地改善毫米波锁相源的相位噪声指标。为验证该结论的正确性，采用低相位噪声的微波本振源，通过谐波混频方式，研制出95GHz低相噪毫米波锁相频率源，其相位噪声在偏离载波10kHz位置处优于-90dBc／Hz，该指标远远优于最初采用双环锁相方式获得的95GHz频率源的相位噪声指标，且优于目前公开报道文献中采用锁相方法达到的技术水平。DDS是获得捷变频率源的有效方法。本文采用混频方式，利用低相位噪声的微波倍频源做本振驱动信号，与微波VCO输出信号混频，然后对获得的中频信号进行锁相，同时，采用DDS输出信号作为锁相的参考频率，从而研制出低相位噪声的X波段捷变频率源。在W波段，由于频段较高，只采用DDS技术，难以实现频综源研制。本文结合PLL、DDS以及倍频等频率合成方法，首先在微波频段实现了低相位噪声频率源的研制，然后采用谐波混频方式，将微波本振信号和毫米波VCO基波信号混频，产生一个毫米波的中频信号。利用锁相电路对该中频信号进行锁定，从而实现了W波段信号的锁相，并实现了频率跳变，最终研制出了低相位噪声的W波段锁相频综源，其性能良好，在毫米波雷达系统应用方面具有广阔的前景。
伍岳[6]2006年在《毫米波频率源方案论证和X波段低相噪点频源研制》文中认为本文主要是对毫米波频段的小型化、低相位噪声锁相频率合成源的基本方案进行了研究,并研制了其功能组件——X波段低相位噪声点频源。文中,通过建立锁相环路的相位噪声模型,并分析了使用∑-⊿调制技术的分数频率综合器的杂散性能,以此二者为理论依据完成了毫米波频率源合成器的基本方案——锁相混频环+倍频器方案。最后,研制成功了X波段低相位噪声点频源,实测结果表明其指标满足毫米波频率源合成器的基本方案对该功能组件的要求。
刘刚[7]2017年在《微波毫米波高性能接收前端关键技术研究与应用》文中指出微波毫米波接收前端是军/民通信应用系统、高速无线数据传输系统及毫米波探测成像系统中的核心单元,其杂散干扰抑制能力、通带幅频响应平坦度、通带群时延波动及噪声系数是衡量接收机性能的关键技术指标。随着微波毫米波系统应用往更高频率、更宽带宽方向发展,对微波毫米波接收前端提出了更高的要求。因此,研究宽带微波毫米波系统中存在的理论问题及关键技术对于宽带微波毫米波系统应用技术的发展具有重要意义。本文以实现微波毫米波高性能宽带接收前端为目标,对高选择性带阻滤波技术、宽带幅度均衡技术、群时延波动分析与优化、级间阻抗失配对系统幅频响应及噪声系数的影响、高宽带高增益系统中噪声系数精确测量等接收前端中的的理论问题与关键技术进行深入的分析和研究,并应用于Ka波段低幅相失真宽带接收前端、Ku波段低噪声接收变频模块(LNB)及W波段辐射计的研制中,完成了相关实验研究工作。本文的研究进展包括以下内容:1、提出了一种微带反向并联双耦合陷波结构,这种结构具有阻带双谐振特性,能够有效展宽阻带带宽。仿真分析和实验研究表明该结构相比传统平行耦合陷波结构具有更高的频率选择性和更宽的阻带带宽。基于所提出的反向并联双耦合陷波结构,研制了一款L波段结构紧凑的高选择性带阻滤波器。为解决宽带系统中普通带阻滤波器强反射信号导致的邻近元件性能恶化的问题,研制了一种基于电阻加载平行耦合结构的吸收型带阻滤波器,这种滤波器能够有效的吸收阻带信号;通过对电路方案的改进,使加载电阻的选择具有更大的灵活性;仿真和实验结果表明,研制的吸收型带阻滤波器阻带内传输参数、输入端反射系数均小于-20dB,实现了阻带信号有效吸收。2、提出了一种基于低阶带通滤波器结合带外陷波结构的低群时延波动带通滤波器的设计方法,并对宽带系统通带内群时延波动特性进行了分析与研究。C波段微带带通滤波器仿真分析和实验研究表明,采用该方法可以同时保证带外高抑制度和带内良好的群时延平坦度特性。将这种设计方法应用于高相位正交性I-Q混频电路中的滤波器设计,测试结果表明,这种方法能显着降低I-Q两路输出电路中滤波器器件参数误差对群时延值的影响,提高了电路的I-Q两路输出信号的相位正交性。3、为了改善负群时延电路的工程实用性,提出了一种新型的传输型低损耗负群时延电路,并对电路进行了理论和实验分析。电路的负群时延特性是通过在平行耦合谐振单元靠近短路端加载电阻实现的,通过加载不同阻值的电阻可以配置不同的负群时延值,采用径向开路扇形结构实现了电路的紧凑性设计。实测结果表明,该电路可配置获得-2ns～-12ns的负群时延值,其最大信号衰减在6～10dB范围内。相比国外报道的负群时延电路,本文提出的负群时延电路在结构紧凑性、信号衰减、端口驻波及负群时延可配置性等方面均具有明显优势,为负群时延电路在工程中的应用提供了一种实际可行的电路实现方式。4、建立了微波毫米波宽带系统级间阻抗失配与通带幅频响应的关系的理论分析模型,并针对如何有效改善系统通带幅频响应平坦度进行了深入研究,提出了能够有效改善宽带接收前端系统通带内增益平坦度的宽带幅度均衡方案,并设计了基于并联微带谐振单元的Ka波段幅度均衡器和基于集总参数器件设计的L波段宽带幅度均衡器。结合宽带幅度均衡技术及低群时延波动滤波器设计方法对Ka频段宽带接收前端的系统方案进行优化,实验研究表明,研制的Ka频段宽带接收前端在最大增益达60dB条件下,通带内幅频响应平坦优于±0.45dB,带内群时延波动低于1.8ns,实现了宽频段内低幅相失真。5、在对射频级间阻抗失配与系统噪声系数之间的关系进行深入研究的基础上,提出了系统噪声系数最优的系统增益配置方法,该方法基于当前器件性能水平对系统逐层分解配置,简化了高增益系统设计中噪声系数、增益的配置和优化的过程。对宽带高增益接收系统的噪声系数测量方法进行了研究,建立了分析增益压缩引起的噪声系数测量误差的理论模型,并提出了噪声系数测量中判断宽带高增益系统是否存在增益压缩的判据。基于上述方法,提出了双频段Ku波段低噪声变频模块(LNB)的设计方案,并研制了关键电路,包括宽带低噪声放大器、输出频点可切换的本振源、高性能Bias-Tee电路及宽带均衡电路等。此外,在满足系统带外抑制要求的条件下,通过适当展宽带通滤波器带宽有效降低了系统通内群时延波动值。实验研究表明,所研制的Ku波段LNB模块噪声系数典型值为0.90dB,通带增益平坦度优于±1.5dB,总体性能指标达到了国外同类商用产品的相当水平。6、建立了宽带毫米波辐射计的亮温分辨率有效带宽随系统增益不平坦度变化的评估模型,定量分析了通带增益不平坦度对系统有效带宽的影响。对采用超外差体制的W波段单通道和六通道辐射计的系统方案进行了分析设计。通过中频宽带幅度均衡技术和数控增益调节及积分时间调节电路,解决了毫米波宽带系统频域内幅度不平衡和多通道之间增益及亮温灵敏度不一致性等关键技术问题。根据低噪放和下变频器的宽带频响特性,研制了宽带均衡中频电路,实现了在11GHz射频带宽内变频增益波动低于±1.5dB的优良幅频特性。构建了 W波段辐射计试验样机,对亮温灵敏度和长期工作稳定度进行了实验研究,结果表明,研制的辐射计具有优于0.55K的亮温灵敏度,长期工作性能稳定可靠性高。
马海虹[8]2004年在《毫米波锁相源研究及应用》文中认为本文以95GHz毫米波干涉仪测试系统为背景，开展毫米波发射机锁相信号源研究。95GHz所属频段是毫米波频段的一个重要“大气窗口”频段，由于它的频率高、波长短，因此，越来越受到国内外研究机构重视。其频率高，可获得更大的多普勒频率，更有利于慢速目标的检测；其波长短，可实现系统的小型化和更好的定向性，有利于系统的机动性。毫米波信号源是构成系统应用的关键部件，西方发达国家从一开始就对我国进行严密的技术封锁和设备、器件禁运，要想利用毫米波信号源只有靠我们自己的力量去研究，所以，对毫米波信号源技术的研究有着及其重要的现实意义。本文的主要贡献是：基于“基波锁相、谐波输出”的构想，研制出由毫米波双端口谐波VCO、毫米波谐波混频器构成的专用锁相振荡器——毫米波复合谐波振荡器，降低了毫米波锁相环的频率，从而大大降低毫米波锁相源的技术难度。最终采用双环锁相的方式完成了高稳定、高精度的95GHz毫米波频率源研制，并成功地应用在国内第一套95GHz毫米波干涉仪测试系统的发射机中，完全满足工程要求。论文的主要结构为：第一章是前言部分，简单介绍了课题来源、选题背景、技术指标要求以及其实际应用情况。第二章简要介绍毫米波干涉仪的使用背景和设计方案。第叁章分析了锁相环的基本工作原理及其主要特点。详细介绍了毫米波固态锁相源的设计思想、设计过程、实验测试，并对测试结果进行简单分析。第四章简述毫米波锁相源在实际工程中的应用，给出系统的测试结论和应用现状。最后是结论部分，提出进一步的改进措施，并指出随后应开展的工作。毫米波锁相源最后达到的技术指标如下：工作频率95GHz，在－10～+45℃范围内，频率稳定度达到1.2×10－6，相位噪声优于-56dBc/Hz@10kHz，杂散-50dBc, 输出功率10mW。
余铁军[9]2016年在《小型化超宽带频率综合器技术研究》文中认为频率综合器(也叫频率合成器)是现代电子系统的“心脏”,其技术指标直接决定了雷达、电子对抗、通信、仪器仪表等电子系统的整机性能指标。随着超宽带雷达与电子对抗技术的发展需求,超宽带频率综合器已经成为频率合成技术发展的重要领域和方向之一,并且随着电子系统小型化及更高性能的需求,对频率综合器的小型化、捷变频、细步进、低杂散、低相噪设计也提出了更高的要求。本文首先阐述了频率合成技术的研究现状与发展趋势,接着对频率合成技术的基本理论进行了系统的分析和研究,并讨论了各种频率合成方式的优缺点及应用场合,着重对超宽带捷变频频率合成技术进行了详细的分析与比较,在此基础上对频率综合器的相噪、杂散、跳频时间等关键技术指标进行了深入的分析,为频率综合器的方案设计和电子系统整机技术指标的确定提供了理论依据。在理论研究的基础上,以超宽带雷达、电子侦察、电子对抗等超宽带应用领域为背景,并结合小型化工程应用需求;首先,设计并研制出了“基于宽带小数锁相环+基于MCM的超宽带微波变频开关滤波组件”技术的超宽带细步进频率综合器,具有超宽带、细步进、低相噪、小型化等技术特点,其工作频率覆盖2GHz～40GHz,频率步进2MHz(最小可到Hz级),40GHz输出时相位噪声达到-84dBc/Hz@1kHz,39.998GHz输出时小数杂散为-37dBc;其次,设计并研制出了“基于DA预置的宽带捷变频锁相环+基于MCM(多芯片组件)的宽带微波倍频组件”技术的超宽带捷变频频率综合器,具有超宽带、捷变频、低相噪、低杂散、小型化等技术特点,其工作频率覆盖24GHz～40GHz,跳频时间小于3μs,40GHz输出时相位噪声达到-81dBc/Hz@1kHz,杂散达到-63dBc;上述两种超宽带频率综合器的研制成功,为工程应用奠定了技术基础,同时也具有很好的工程应用价值。
陶焕磊, 徐军, 薛良金, 张捷, 张学忠[10]2002年在《毫米波频率综合器的研制》文中研究指明介绍一种毫米波频率综合器(以下简称频综)的设计方案,并给出了样机的研究结果。该频综采取脉冲锁相与分频锁相相结合、高参考源频率与高中频频率相结合,在简化了设计方案复杂程度的同时,实现了高频率稳定度、低相位噪声的毫米波频综。样机的输出频率范围35.3～35.7GHz,输出功率≥30mW,步进为5MHz,相位噪声-55dBc/200HZ,长期频率稳定度优于10~(-7)/日。
参考文献：
[1]. 微波毫米波频率综合器的研制[D]. 陶焕磊. 电子科技大学. 2003
[2]. 高性能频率合成技术研究与应用[D]. 杨远望. 电子科技大学. 2011
[3]. 小型化毫米波YIG频率综合器的研究[D]. 张宇. 南京理工大学. 2003
[4]. Q波段宽带四倍频器的研制[D]. 税兰英. 电子科技大学. 2007
[5]. W波段低相噪锁相频综技术研究[D]. 马海虹. 电子科技大学. 2007
[6]. 毫米波频率源方案论证和X波段低相噪点频源研制[D]. 伍岳. 电子科技大学. 2006
[7]. 微波毫米波高性能接收前端关键技术研究与应用[D]. 刘刚. 东南大学. 2017
[8]. 毫米波锁相源研究及应用[D]. 马海虹. 电子科技大学. 2004
[9]. 小型化超宽带频率综合器技术研究[D]. 余铁军. 西安电子科技大学. 2016
[10]. 毫米波频率综合器的研制[J]. 陶焕磊, 徐军, 薛良金, 张捷, 张学忠. 空间电子技术. 2002
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