低相位噪声微波频率源的研究

通过对微波频率源相位噪声的分析,针对一个C波段微波频率源低相位噪声的要求,对比分析了直接倍频、数字锁相以及高频鉴相之后再倍频三种方案之间的相位噪声差别。最终得出采用直接在超高频(UHF)波段对输入信号进行模拟鉴相并锁定之后再倍频才能达到所要求的相位噪声指标。对制成的样品进行了测试,取得了预期的相位噪声指标。该C波段微波频率源的相位噪声可以达到:≤-120 dBc/Hz@1 kHz,≤-125 dBc/Hz@10 kHz,≤-130dBc/Hz@100kHz,≤-140 dBc/Hz@1 MHz。直接在UHF波段进行高频鉴相的技术,通过提高鉴相频率大幅降低了微波锁相频率源的相位噪声。     

晶体振荡器双层隔振系统的设计与实验

分析了振动环境对晶体振荡器的影响,并以此为依据设计了一种针对晶体振荡器的双层被动隔振系统。仿真结果表明该隔振系统具有较低的位移传递率。实验结果表明,在频率为20～2 000 Hz、功率谱密度为0.05 g2/Hz的随机振动下,加速度灵敏度约为2×10-9/g、中心频率为12.8 MHz的AT-切晶体振荡器,通过应用此双层被动隔振系统,晶体振荡器的动态相位噪声可由-102 dBc/Hz@1 kHz降低到-120 dBc/Hz@1 kHz。     

CPT铷原子钟锁相环频率合成器设计和分析

基于CPT(相干布局囚禁)87铷原子钟设计出输出频率为3417 MHz的锁相环频率合成器,通过ADIsimPLL仿真出最佳环路带宽,环路滤波器参数以及相位噪声等,并通过STM32对锁相环芯片进行控制。对频率合成器进行了测试,电路尺寸为40 mm×40 mm,输出信号功率范围为-4 dBm^+5 dBm可调,输出信号噪声满足要求-88.65 dBc/Hz@1 kHz,-92.31 dBc/Hz@10 kHz,-104.63 dBc/Hz@100 kHz,杂散和谐波得到抑制,设计的频率合成器能很好的应用于原子钟的射频信号源。     

一种低相噪频率综合器设计

针对军事、工业、通信等许多领域对高精度、高分辨率、低相噪频率综合器的需求,分析了影响频率综合器相噪特性的主要因素,设计了一种窄带锁相环滤波器,用于两级小数分频锁相环级联组成的频率综合器之间进行降噪,使前级锁相环相噪特性对后级锁相环恶化相噪特性的影响得到很好的抑制,该窄带锁相环滤波器采用4个不同频率低相噪VCXO切换作为后级锁相环的鉴相频率,使频率综合器输出信号频率与整数边界的距离大于后级锁相环环路带宽且尽可能的远,有效抑制了频率综合器输出信号中整数边界杂散(IBS)功率,改善了频率综合器的相噪性能,对频率综合器输出622.08MHz(用于雷达)、1561.098MHz(用于北斗)信号的相位噪声分别为:-96dBc/Hz@100Hz,-105dBc/Hz@10kHz和-91dBc/Hz@100Hz,-100dBc/Hz@10kHz。     

3.1~4.9 GHz宽带低相位噪声频率源的研制

基于LTC6946-2频率合成器设计了3.1~4.9 GH频率源,给出了参数设计过程和实物测试结果。该频率源具有宽带、低相位噪声、低杂散、低成本和占用面积小等特点。经过硬件调试达到的主要指标为:输出频率3.1~4.9 GHz,步进10 MHz,相位噪声优于-97.8 dBc/Hz@1 kHz和-99.3 dBc/Hz@10 kHz,杂散优于-90 dBc。     

一种星载可配置输出频率的X波段载波源

针对国内星载数传发射机无法实现载波频率灵活可变的问题,提出了一种可配置输出频率的载波源方案。采用现场可编程门阵列(FPGA)和数模转换器(DAC)相结合,实现参考频率高精度可变且灵活配置锁相环(PLL)中鉴相器的鉴相频率,使载波源输出频率可程控配置。实测结果表明,载波源可实现任意配置X波段8.025～8.4 GHz的输出中心频点,相位噪声优于-66 dBc/Hz@100 Hz、-75 dBc/Hz@1 kHz 、-80 dBc/Hz@10 kHz、-95 dBc/Hz@100 kHz、-120 dBc/Hz@1 MHz,杂散抑制度优于-74 dBc,频率分辨率小于10 Hz。相关电路替代专用直接数字频率合成(DDS)芯片的功能,能适应空间应用环境。     

基于高次谐波体声波谐振器的微波振荡器设计

基于高次谐波体声波谐振器(HBAR)的高品质因数(Q)值和多模谐振特性,设计了Colpitts和Pierce两种形式的微波振荡器。采用HBAR与LC元件组成谐振回路的方法,与放大电路构成反馈环路直接基频输出微波频段信号。Colpitts振荡器输出信号频率为980 MHz,信号输出功率为-4.92dBm,信号相位噪声达-119.64dBc/Hz@10kHz;Pierce振荡电路输出信号频率达到2.962GHz,信号输出功率为-9.77dBm,信号相位噪声达-112.30dBc/Hz@10kHz。     

一种钽酸锂压控振荡器的设计与实现

该文使用具有低电容比、宽调谐范围的钽酸锂晶体设计了一巴特勒共基低相位噪声压控振荡器,此设计在寻求高有载品质因数QL的同时保持了振荡器的输出功率。使用的钽酸锂晶体的无载品质因数Q0约为1.24×103,其频率为10.727MHz。设计出的巴特勒振荡器QL≈33%Q0,输出功率约为11dBm。不加压控的情况下,实际测得该振荡器的相位噪声结果为-85dBc/Hz@10 Hz和-145dBc/Hz@1kHz。在此基础上,增加一变容二极管作为压控元件设计了钽酸锂压控振荡器,在2~10 V范围内,测得控制电压压控斜率约为86.6×10-6/V,相位噪声测试结果优于-82dBc/Hz@10Hz和-142dBc/Hz@1kHz,实现了具有宽调谐范围的低相位噪声钽酸锂振荡器的设计。     

基于相位调制等效展宽激光线宽的极低相噪光电振荡器

光电振荡器是一种采用光电结合方式的新型微波频率源,其利用光学长时储能,可以实现极低相位噪声的信号输出。文章研究了光纤中散射噪声对光电振荡器相位噪声的影响,重点介绍了基于相位调制等效展宽激光线宽,抑制布里渊散射噪声架构,通过理论公式推导以及实验验证,表明了上述架构可极大改善光电振荡器的相位噪声。实验中采用调制频率为50 MHz、调制幅度为3.1的相位调制信号对激光线宽进行等效展宽,得到在10 GHz频率下为-157.3 dBc/Hz@10 kHz的极低相位噪声信号输出。     

Ku波段低相噪锁相介质振荡器

应用取样锁相技术对Ku波段低相噪锁相介质振荡器进行了研究,对取样锁相技术的工作原理和电路特性进行了分析,阐述了取样锁相环路的设计过程.对制成的实物进行了测试和调试,取得了预期的相位噪声指标.实验结果表明,该取样锁相源的频率为17GHz,输出功率≥10dBm,杂波抑制比≥70dBc,相位噪声-103dBc/Hz@1kHz, -107dBc/Hz@10kHz, -110dBc/Hz@100kHz, -128dBc/Hz@1MHz.     

基于取样鉴相器的谐波混频低相噪PDRO设计

基于取样鉴相器设计了一款低相位噪声的谐波混频锁相介质振荡器(HMPDRO)。利用取样鉴相器中的阶跃二极管和肖特基混频二极管并联结构构建了谐波混频器。采用陶瓷介质振荡器(DRO)来保证载波较低的远端相位噪声。该电路在载波14.01GHz相位噪声分别为-109.8dBc/Hz@1kHz、-112.0dBc/Hz@10kHz、-113.5dBc/Hz@100kHz、-144.7dBc/Hz@1 MHz,杂波抑制80dBc。     

双耦合跨导增强型低功耗压控振荡器

设计了一种工作于Ku波段和Ka波段的新型电容电感压控振荡器(LC VCO),具有低功耗和低相位噪声的优点。Ku波段的信号由交叉耦合LC VCO产生,在此基础上利用PMOS push-push倍频器结构,将信号频率由Ku波段扩展到Ka波段。采用互补型交叉耦合对结构,通过电流复用技术,提高信号的输出摆幅。同时该结构通过电容分裂技术和栅极漏极阻抗平衡技术,降低了功耗和相位噪声。该双频段VCO芯片基于0.13μm CMOS工艺实现,尺寸为0.88 mm×0.64 mm。测试结果表明,在1.25 V电源电压下,该VCO的功耗为2.25 mW。14.53 GHz时,该VCO在偏移中心频率1 MHz和10 MHz处的输出相位噪声分别为-115.3 dBc/Hz和-134.8 dBc/Hz, 29.08 GHz时的输出相位噪声分别为-109.67 dBc/Hz和-129.23 dBc/Hz。     

光电振荡器的原理及其实验研究

光电振荡器应用了光电混合的技术手段,通过光纤储能和延迟的方法可实现频率精度、稳定度、相位噪声都显著优于常规微波介质振荡器的一种新型振荡源.简要介绍了光电振荡器的基本原理和研究现状,并应用内调制激光器和长光纤环结构进行了实验研究,得到了相位噪声优于-112 dBc/Hz@10 kHz、线宽＜1 Hz的高性能微波信号输出.     

一种低相位噪声CMOS晶体振荡器的设计

运用小信号等效模型和负阻分析法,对晶体振荡器的起振条件进行分析,并用Matlab进行了仿真验证。采用TSMC 0.18μm CMOS工艺,设计了一种基于Pierce三点式振荡器结构的14MHz晶体振荡电路。提出了一种新的幅度控制电路,提高了振荡器相位噪声性能,并降低了功耗。仿真结果表明,振荡器的相位噪声达到-129.5dBc/Hz@1kHz和-143.658dBc/Hz@10kHz,具有优良的低相位噪声特性。     

基于Rb原子频标电注入锁定的高频稳低相噪光电振荡器

为了进一步改善光电振荡器(OEO)输出信号频 率的长期稳定度和相位噪声,提出了一种基于 Rb原子频标电注入锁定的单环OEO。将Rb原子钟产生的高频稳正弦信号注入到单环OEO,通过 注入信号与自由振荡信号的频率牵引,OEO获得单一振荡模式。实验发现,随着注入功 率的 增大,锁定带宽变大,锁定信号的相位噪声变差;随着注入功率的下降,锁定带宽变小,锁 定信号的相位噪声得 到改善,趋近于注入源信号的相位噪声。当光纤长取10km时,获得 了中心频率10GHz、边模抑制比大 于60dB、相位噪声的指标为－76dBc/Hz@100Hz和－108dBc/Hz@10kHz的输出信号,其输 出信号的长期稳定度和准确度得到改善。实验结果与理论分析一致。     

高频谱纯度小步进频率合成器的设计与实现

讨论了一种杂散抑制高,频率步进小及相位噪声低的频率合成器的设计方法。设计采用混合式频率合成技术,研制实现了S波段频率合成器,实验结果表明,该频率合成器输出信号频率步进100 Hz,相位噪声优于-115dBc/Hz@10kHz,杂散抑制大于80dBc,跳频时间140μs。     

远距离高稳定光纤频率传递技术研究

针对卫星导航系统对高稳定、远距离频率信号传递需求,对光纤频率传递技术原理进行了简要介绍,设计了基于电子相位补偿原理的光纤频率传递系统,并进行了实验验证。实验结果表明,通过单纤双向往返传输的相位补偿方案,实现了100 km光纤频率传递链路相位噪声的实时补偿,频率稳定度为1.13×10~(-14)@1 s,2.19×10~(-17)@10~(4 )s,抵消了光纤链路所处环境温度变化引入的附加相位噪声。     

一种2.4GHz正交输出频率综合器

介绍了一种用于bluetooth的基于0.35μm CMOS工艺的2.4GHz正交输出频率综合器的设计和实现.采用差分控制正交耦合压控振荡器实现I/Q信号的产生.为了降低应用成本,利用一个二阶环路滤波器以及一个单位增益跨导放大器来代替三阶环路滤波器.频率综合器的相位噪声为-106.15dBc/Hz@1MHz,带内相位噪声小于-70dBc/Hz,3.3V电源下频率综合器的功耗为13.5mA,芯片面积为1.3mm×0.8mm.     

一种2.4GHz正交输出频率综合器

介绍了一种用于bluetooth的基于0.35μm CMOS工艺的2.4GHz正交输出频率综合器的设计和实现.采用差分控制正交耦合压控振荡器实现I/Q信号的产生.为了降低应用成本,利用一个二阶环路滤波器以及一个单位增益跨导放大器来代替三阶环路滤波器.频率综合器的相位噪声为-106.15dBc/Hz@1MHz,带内相位噪声小于-70dBc/Hz,3.3V电源下频率综合器的功耗为13.5mA,芯片面积为1.3mm×0.8mm.     

基于锁定时间分析的锁相环频率合成器

提出了一种新的针对采用二阶无源滤波器的锁相环频率合成器锁定时间的估算公式,并通过仿真软件及实测结果对该公式进行了验证。基于该估算公式,设计了一种具有快速锁定功能的锁相环频率合成器。实验结果表明该锁相环频率合成器锁定时间小于7μs,具有快速锁定的功能。同时该锁相环还具有良好的相位噪声性能,对于32GHz输出信号相位噪声为-72dBc/Hz@1kHz以及-90dBc/Hz@1MHz。