X波段間接式頻率綜合器的方案分析

1 引言
　　頻率源是所有電子系統(tǒng)（雷達(dá)、通訊、測(cè)控、導(dǎo)航等）的基本信號(hào)來(lái)源，其主要包括固定頻率源和合成頻率源兩類。其中合成頻率源又稱頻率合成（綜合）器，按其構(gòu)成方式可分為直接式和間接式。采用鎖相環(huán)（PLL）技術(shù)的間接頻率合成器目前應(yīng)用最為廣泛。直接模擬頻率合成器（DAS）采用倍頻器、分頻器、混頻器及微波開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)頻率合成，具有最優(yōu)的近端相位噪聲和高速捷變頻特性，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本昂貴的特點(diǎn)限制其只能應(yīng)用于雷達(dá)等高端領(lǐng)域。直接數(shù)字合成器（DDS）目前也得到了廣泛應(yīng)用，但高性能DDS產(chǎn)品的輸出頻率還有待提高，在微波領(lǐng)域其往往與鎖相技術(shù)結(jié)合以混合方式實(shí)現(xiàn)微波頻率合成。鎖相技術(shù)與直接式倍頻器或DDS相結(jié)合的混合式頻率合成器在提高系統(tǒng)性能的同時(shí)降低了DAS合成方式的成本，已逐漸取代部分DAS合成頻率源應(yīng)用在高性能頻率源領(lǐng)域。
　　2 主要功能、技術(shù)指標(biāo)和方案分析
　　2.1 主要功能及技術(shù)指標(biāo)
　　根據(jù)技術(shù)要求，該頻綜器的輸出信號(hào)包括一本振、主振等五路輸出信號(hào)；二本振、主振信號(hào)分別為L(zhǎng)波段、X波段的寬帶捷變頻輸出，一本振信號(hào)為X波段的固定頻率輸出，另一路為15MHz固定頻率TTL電平輸出，并具有主振輸出預(yù)調(diào)制、BPSK等功能，所有輸出頻率共用一個(gè)恒溫晶體振蕩器作為參考源，以確保各路輸出頻率相參。主振信號(hào)的主要技術(shù)指標(biāo)如下：
　　輸出頻率：X波段（帶寬大于200MHz）
　　頻率間隔：15MHz
　　輸出功率：10dBm±1dB
　　跳頻時(shí)間：≤50μs
　　雜波抑制：≤-70dBc
　　相噪（dBc/Hz）：-95 @1kHz -100 @10kHz
　　-100 @10kHz -125 @1MHz
　　2.2 方案分析
　　由于系統(tǒng)對(duì)頻綜器的相位噪聲指標(biāo)要求比較高，所以針對(duì)固定輸出或內(nèi)部使用的頻率點(diǎn)，我們采用DAS技術(shù)，通過(guò)分頻、倍頻、混頻、濾波、放大等方式，得到所需要的輸出頻率。針對(duì)捷變頻輸出，因?yàn)橄辔辉肼曋笜?biāo)要求比較高，輸出頻率點(diǎn)較多，達(dá)12個(gè)頻率點(diǎn)，而跳頻時(shí)間要求≤50μs，所以采用單環(huán)PLL技術(shù)，先得到二本振（LO2）信號(hào)，再?gòu)亩菊耨詈弦宦份敵雠c微波基準(zhǔn)（PDRO）混頻，將輸出頻率搬移到高頻頻段上，即可得到主振信號(hào)，這樣做可保持相噪最佳，以保證二本振和主振信號(hào)的相位噪聲和跳頻時(shí)間指標(biāo)。通過(guò)設(shè)計(jì)小體積的濾波器、微封裝的放大器、開(kāi)關(guān)等，合理地選擇頻率，配置功率電平，可充分發(fā)揮DAS低相噪和PLL捷變頻的優(yōu)點(diǎn)，并且能夠滿足雜波抑制等技術(shù)指標(biāo)的要求。
　　
　　（a）模塊劃分
　　
　?。╞）總體框圖
　　圖1 X波段頻率綜合器組成框圖
　　通過(guò)以上分析，我們將頻綜器分成兩個(gè)模塊，其組成框圖如圖1所示。中頻源模塊通過(guò)分頻、倍頻、鎖相、濾波、放大等相應(yīng)處理，產(chǎn)生100MHz、240MHz、300MHz和LO2信號(hào)；微波源模塊主要是利用中頻源模塊產(chǎn)生的100MHz、240MHz、300MHz和LO2信號(hào)，通過(guò)混頻、鎖相、濾波、放大等相應(yīng)處理，得到主振 （FT）等信號(hào)。