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《电子科技大学》 2020年
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基于FPGA的X波段频率源研究

姚远  
【摘要】:随着电磁场以及微电子行业的发展,对频率源的要求也在逐渐提高。为了适应各种复杂场景下的需求,混合式方案由于其较大的设计灵活性和较好的输出性能得到了广泛的研究。另一方面,为了适应混合式方案的逻辑输出,需要一种高速并行逻辑控制系统同时控制方案内部各个频率模块。FPGA具有丰富的资源和大量并行的输入输出逻辑端口可以很好地完成这些工作。基于此本文设计了一种FPGA逻辑控制包括DDS和锁相环在内的混合式方案的系统,经测试可以满足要求。其中FPGA采用自顶而下的模块设计以及三段式的状态机结构,可以实现与配置芯片良好而稳定的通信,为各个频率模块的正常工作提供了基本保障。其次,为了实现宽频带,低相噪和小步进的频率输出,采用DDS输出激励锁相环的混合式方案,其中DDS模块频率输出稳定,相位噪声优良,频率步进小。为锁相环输出的宽范围,低相噪要求提供了有利条件。本文所用方法实现的电路系统稳定,采用四层板布线,布局合理,有效抑制了数字电路与模拟电路之间的串扰。同时,采用微带滤波器的设计理论设计出了不同工作带宽下的输出端滤波器和环路滤波器,不仅可以抑制DDS和后置X波段放大器的谐波。还使频率合成芯片在最优相位噪声情况下输出。本文成功实现了宽频带,低相噪,控制方便的设计目标。对于以后的频率源的设计和研究工作都具有的一定的现实意义。
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