基本信息
- 项目名称：
- X波段低相噪频率合成器
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本作品为X波段低相噪频率合成器，采用了创新型的锁相环结构，在锁相环路中利用混频下变频的方式来部分取代了传统锁相环路中的分频技术，通过降低锁相环路的分频比N来是频率合成器的相噪指标得到改善。
- 详细介绍：
- 本作品是在经典锁相频率合成方法的基础上，在其反馈回路里添加了混频模块。通过选择适当的本振信号与输出信号信号混频来获得相对较低的IF信号，然后经过小分频比分频后，最终与鉴相参考信号Fref进行相位比较，然后产生基于两个信号相位差的误差电压信号，该电压信号通过环路低通滤波器滤除其附带的噪声信号和高频分量后，送入到VCO，控制VCO纠正输出信号的频率，生成想要的信号。 该系统主要的技术特点如下： 采用混频模块来降低输出反馈信号的频率，从而降低反馈环路的分频比N，使得系统整体的相位噪声得到可观的改善。 锁相环的相位噪声可通过下面的公式计算： PN=PNnoisefloor+10logfPD+20logN （式中PNnoisefloor为鉴相器噪声基底，fPD为鉴相频率，N为反馈环路分频比） 由公式可得，在传统的单环PLL中，N分频器恶化了系统的相噪（20*LogN）dB，当N降低时，相位噪声就会随着改善。本作品中在PLL的反馈回路内采用混频下变频的方式优化了传统的N分频技术，进而使PLL反馈环路的分频比N降低，达到明显改善系统相位噪声的目的。比如，当要产生11GHz频点的时候，如果不采用混频模块，反馈回路的分频比N为440（鉴相频率为25MHz），而选取12GHz的信号作为本振信号与输出信号进行下变频混频后，得到的中频信号为1GHz，分频比N降低为40，系统整体的相噪在理论上可以得到20.8dB的改善。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 目的：实现X波段低相噪频率合成器的设计和加工，达到改善传统PLL相噪指标的目的。 基本思路：在锁相环路中利用混频下变频的方式来部分取代了传统锁相环路中的分频技术，通过降低锁相环路的分频比N来达到降低频率合成源的相噪指标的目的； 创新点： 1）采用了新的设计方案，与传统的设计方案相比，该设计方案实现了更优良的性能。 2）项目设计了低分频比结构的PLL，同时，利用混频下变频的方法实现变频，从而降低环路的分频比。 技术指标：输出频段10～11.5GHz；步进250MHz；杂散<-65dBc；相噪<-90dBc/Hz@10kHz；输出功率>10dBm。
科学性、先进性
- 本作品是在经典锁相频率合成方法的基础上，在其反馈回路里添加了混频模块。通过选择适当的本振信号与输出信号信号混频来获得相对较低的IF信号，然后经过小分频比分频后，最终与鉴相参考信号Fref进行相位比较，然后产生基于两个信号相位差的误差电压信号，该电压信号通过环路低通滤波器滤除其附带的噪声信号和高频分量后，送入到VCO，控制VCO纠正输出信号的频率，生成想要的信号。 该系统主要的技术特点如下： 采用混频模块来降低输出反馈信号的频率，从而降低反馈环路的分频比N，使得系统整体的相位噪声得到可观的改善。
获奖情况及鉴定结果
- 暂无
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 协商确定
作品可展示的形式
- 图片，样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 技术特点和优势：正如作品的名称所示，本作品最大的特点就是相噪指标低，由于采用了不同于经典PLL的结构，相噪指标优于很多其他同类频率合成器，而指标的优异决定了其在市场竞争中的优势。 适应范围：X波段频率合成器被广泛应用于射频微波领域，比如通讯领域的发射和接收机，军事雷达，电子对抗，制导武器等系统。
同类课题研究水平概述
- 国外： 2006年6月，Ki-Jae Song 和Jae-Il Lee等人在L波段采用下变频混频的结构将N降低到50。它的输出频率是1.7～2.0GHz，相位噪声<-90dBc/Hz@10kHz。 2009年10月，Minsu Kim和Jaehung Choi等人在S波段左右采用DDS加下变频混频PLL的结构将分频比N降低到77，它最终的输出频率是3.7～4.7GHz，相位噪声<-91dBc/Hz@10k。 国内： 2007年电子科大任威采用下变频混频研制了11.1～13.1GHz的频率源，步进10MHz，相位噪声<-88dBc/Hz@10kHz。 2010年电子科大叶莉娜采用下变频混频研制了X波段的频率源，输出频率9.8～10.8GHz，步进5MHz，相位噪声<-88dBc/Hz@10kHz。 可以看出，我们所采用的方案在相噪指标方面还是非常有竞争力的。需要指出的是：由于在测试中LO模块采用了实验室的AV1481C信号发生器产生的信号，它在12G的相位噪声只有-95dBc/Hz@10k，所以实际测得的输出频率的相位噪声也只有-90dBc/Hz@10kHz。若采用DRO或者梳妆谱发生器产生LO信号，输出频率的相噪能达到-100dBc/Hz@10kHz，优于目前国内在X波段研制的频率源方案。目前LO模块正在制作当中。
