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L波段数字锁相频率合成器设计

郭俊栋  
【摘要】: 频率合成器是雷达、通信等电子系统中的重要部件。它主要为电子系统提供本振信号和时钟基准信号,其性能的好坏直接影响到系统功能的实现,所以高性能频率合成器的设计是现代通信技术中一个很重要的研究方向。数字锁相技术以其高稳定性、高集成度以及灵活的频率转换功能在频率合成领域占有重要的地位。 本文采用数字锁相技术设计实现了一种可工作于L波段的频率合成器。该合成器采用数字鉴频/鉴相器,克服了以往模拟鉴相器线性鉴相范围窄、鉴相增益不可调的缺点,从而环路更容易锁定,且工作更加稳定。另外,数字锁相环将数字鉴频/鉴相器和环路分频器集成在一块芯片中,大大减小了频率合成器的体积和复杂程度。设计完成的频率合成器性能良好,实现了预期研究目标。主要进行了以下几个方面的工作: 1.分析了数字锁相环的工作特点,对锁相环中各部件即数字鉴频/鉴相器、环路滤波器、压控振荡器的组成结构与工作原理进行了较深入的研究,确定了设计方案。 2.选用Analog Device公司的ADF4112数字锁相芯片搭建锁相环路,采用三阶有源环路滤波器,通过计算和仿真确定了环路滤波器的参数。根据雷达收发系统对本振信号的要求设计了放大和滤波电路。锁相环最终输出频率范围1400MHz~1600MHz,频率分辨率1MHz,输出功率大于10dBm。 3.从实用性和成本考虑,选用单片机为控制芯片,负责对ADF4112写频率控制字、读取锁定状态等。设计了以8279芯片为核心的键盘和显示电路,从而可以通过键盘控制合成器的工作模式,改变输出频率,并能够在LED显示器上观察到当前的输出频率值。 4.完成了控制程序的编写,实现了点频输出和跳频输出两种工作模式,并可实时监控合成器的工作状态。 5.对调试完成的频率合成器进行了性能指标的测试,对测试结果进行了分析。总结了不足之处,并提出了改进方案。


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