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基于取样锁相技术的PLL-DRO低相噪微波振荡源

郑东峰  
【摘要】: 随着无线通信技术的不断发展和雷达技术的广泛应用,电子系统对各类信号源的要求越来越高。寻求频谱纯度更好、频率稳定度更高和相位噪声更低的信号产生技术已成为解决该问题的主要发展趋势。在这样的背景下,本文对基于取样锁相技术的PLL-DRO(锁相介质振荡器)低相位噪声微波振荡源的设计理论进行了研究,并结合工程实践进行了具体的设计。 随着器件水平的发展,取样锁相技术,特别是关键的窄脉冲产生技术已趋于成熟化了,这使得基于取样锁相技术的微波频率源的低相位噪声性能得到了完全的体现。另外,由于介质振荡器(DRO)具有优异的相位噪声性能、频谱纯度和频率稳定度,广泛应用于微波振荡源中。但是目前的DRO设计多是依靠工程人员的实践经验,而且DRO的温度稳定性能和低相位噪声性能还不是最佳,在应用中还需要进一步提高。由于更深层次的DRO设计理论还不足,在现有性能指标基础上只能提高少许,很难有所突破,只有采用与其它的设计技术相结合才能达到更佳性能。而结合取样锁相技术的取样锁相介质振荡器正是采用了这样的设计思路。 本文首先叙述了介质谐振压控振荡器的原理和各种结构形式,然后讨论了取样锁相环路的工作原理,给出了DRO的设计、仿真和硬件实现过程,以及取样锁相环路的设计、调试方法,最后分析了测试结果,并对不足之处提出改进措施。 借助于目前的各类计算机辅助设计软件使设计一个PLL-DRO电路变得方便快捷,应用这些软件可以在具体设计之前从理论上验证电路的合理性、可行性,进而进行分析、优化。但是还存在不足,特别是在软件仿真模型上,微波电路仿真模型与实际情况不能完全吻合,使得实际制作的电路与仿真结果相差很大,甚至有时完全相驳。只有建立更完善的仿真模型,并综合实际的电路设计经验,才能达到更高的设计目标,这是我们今后的努力方向。


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