Low spurious noise frequency synthesis based on a DDS-driven wideband PLL architecture

An S-band frequency synthesizer for a stepped-frequency radar is presented. This frequen- cy synthesizer is based on a direct digital synthesizer （ DDS ） -driven wideband phase-locked loop （PLL） architecture which can achieve low spurious noise and rapid frequency hopping simultaneous- ly. The mechanism of introducing high level spurs by the images of DDS digital to analog convertor （DAC） output is analyzed. A novel DDS frequency planning method is proposed to ensure low col- ored noise within the entire bandwidth. The designed output frequency range is 3. 765 -4. 085 GHz, and the step size is 5 MHz with frequency agility of less than 1 μs. Measured results demonstrate that the average spurious free dynamic range （SFDR） is about 64 dBc in a 320 MHz bandwidth.     

X~Ku波段宽覆盖捷变频频率合成器研制

提出了一种宽相对覆盖、低相位噪声的捷变频频率合成方法。该方法首先利用混频锁相环方法进行宽带锁相得到低相噪性能与捷变频性能,进而针对混频锁相环在宽覆盖情况下环路带宽急剧变化而导致系统相噪和捷变频性能下降的问题,提出实时调节锁相环电路的鉴相增益,以对压控振荡器的等效压控增益非线性进行补偿,从而实现在宽覆盖范围内锁相环环路带宽基本保持恒定,即确保所覆盖范围内低相噪性能与捷变频性能的一致性。基于本方法研制实现的11.1~13.1 GHz,最小步进10 MHz的宽覆盖合成器全范围环路带宽基本保持在600 kHz,输出信号相噪优于-83 dBc/Hz@1kHz,捷变频时间小于10 μs。     

具有高线性调谐特性的1.2 GHz CMOS频率综合器

基于0.18 μm RF CMOS工艺实现了一个1.2 GHz高线性低噪声正交输出频率综合器,该综合器集成了一种高线性低调谐灵敏度的低噪声LC压控振荡器;降低了系统对锁相环中其他模块的要求;基于源极耦合逻辑实现了具有低开关噪声特性的正交输出高速二分频,采用"与非"触发器结构实现了高速双模预分频,并集成了数控鉴频鉴相器和全差分电荷泵,获得了良好的频率综合器环路性能。对于1.21 GHz的本振信号,在100 kHz和1 MHz频偏处的相位噪声分别为-99.1 dBc/Hz和-123.48 dBc/Hz。该频率综合器具有从1.13~1.33 GHz的输出频率范围。工作电压1.8 V时,芯片整体功耗20.4 mW,芯片面积(1.5×1.25) mm2。     

一种超远程星-地频率相位同步系统

为了解决卫星与地面电子设备之间超远程的频率、相位同步问题,给出了一种基于锁相环技术的频率相位同步接收系统.根据锁相接收机的工作原理,对环路带宽与微波链路传输电平等关键参数进行了设计;基于星-地实际链路的实验方法,进行了验证.实验结果表明,系统锁相接收机的环路噪声带宽约为20 Hz,环路带内10 Hz处相位噪声为-116...     

Ka波段全相参雷达收发射频前端系统组件研制

提出了一种Ka波段全相参雷达收发前端电路的设计方法,该设计方法综合考虑了收发变频本振(频综)和收发射频前端电路的特点和设计要求,对上/下变频的频率分配进行优化规划,充分利用了直接数字频率合成(DDS)、锁相环(PLL)和FPGA等的优点,从而既降低本振的实现难度,又可在频谱纯度(相噪和杂散水平)与变频时间等关键技术指标上得到了较高的综合表现。基于此,研制实现了一款性能优良的Ka波段全相参雷达收发前端系统组件,该组件已成功地应用在某Ka波段全相参雷达系统中。实测结果表明:当S/C波段的PLL本振源最小步进15 MHz、带宽480 MHz时,发射端杂散电平小于-65 dBc,接收端杂散小于-70 dBc,相噪水平优于-94 dBc/Hz@1 kHz,系统最大变频(频差480 MHz)时间小于15 μs。     

11.8GHz低相噪频率源的设计

针对汽车防撞雷达系统,设计了11.8GHz低相噪频率源.在对锁相环技术研究的基础上,分析相位噪声达到要求指标的可行性,并介绍鉴相器电路、压控振荡器电路以及环路滤波器电路的设计.测试结果表明该输出频率为11.8GHz的频率源获得很好的相位噪声性能,实现1kHz处相位噪声指标优于-90dBc/Hz,并且其他指标均达到要求.11.8GHz低相噪频率源能提高汽车防撞雷达系统的性能.     

高灵敏度微小卫星可变带宽接收机设计

针对微小卫星发射功率低、天线增益小的特点对星载测控应答机提出的高接收灵敏度及高动态范围要求,研究卫星接收机的实现方法.提出一种基于正交欠采样技术及全数字载波恢复环的可变带宽卫星接收机结构.在全数字载波恢复环的实现中,通过相干自动增益控制(AGC)来控制环路带宽,使得在高信噪比下的环路带宽增大,从而获得更佳的跟踪性能;在低信噪比下,降低环路带宽使得接收机有更高的接收灵敏度.经实验测试可知,在250 Hz环路带宽下,接收灵敏度为-144 dBm,动态范围达到80 dB以上.     

伪随机序列快速跳频频率合成器的研制

军用跳频通信系统为了提高抗干扰能力和达到高的通信性能,要求跳频频率合成器具有高的跳频速度、低的相位噪声和杂散电平,同时输出频率按照伪随机序列跳变.本文介绍了一种伪随机序列快速跳频频率合成器.本跳频频率合成器采用直接数字频率合成技术(DDS)和锁相频率合成技术(PLL)相混合的形式产生高精度、高稳定的频率输出.该频率合成器的输出频率按m序列快速跳变,输出信号带宽为:350～510MHz,相位噪声优于-90dBC/Hz/1KHz,杂散电平优于-60dB.该频率合成器能应用于军用跳频通信系统,改善通信系统的抗干扰能力.     

CMOS环型压控振荡器的设计

设计和分析了一种高稳定度、低噪声的CMOS环型压控振荡器。该电路具有较低的压控增益,较好的线性范围,较低的相位噪声。应用复制偏置电路,对差分环型压控振荡器的控制电压进行复制,通过对压控振荡器相位噪声的计算和分析,以提高对环型压控振荡器电源电压噪声和衬底噪声的抑制。该设计和分析是基于上华0.5 μmCMOS工艺,当控制电压从1～3 V变化时,相应的振荡频率为100～500 MHz;在偏离中心频率1 kHz、10 kHz、100 kHz和1 MHz频率处得到的相位噪声分别为?50 dBc/Hz、?75 dBc/Hz、?98 dBc/Hz和?120 dBc/Hz。     

用于频率综合的电荷泵锁相环电路设计

在阐述了锁相环频率综合的工作原理、分析和设计方法的基础上,结合环路稳定性和相位噪声两方面因素对锁相环电路进行了建模及分析。采用安捷伦公司的ADS软件对锁相环进行了系统设计及仿真,并采用Cadence公司的Spectre-RF系列软件进行了锁相环具体电路设计和仿真。采用该方案设计的锁相环输出频率范围18.15 23 GHz,相位噪声-90 dBc/Hz,锁定时间小于5μs。     

双环控制单周期PFC转换器高层次模型及电路

为简化设计过程,提高电源效率,采用Simulink拓扑结构和线性化方法,基于双环动态转移控制函数,建立了单周期、临界控制模式升压型功率因数校正转换器的高层次模型．电压环路提供低频稳定性以获得低的总谐波失真,电流环路改善高频动态特性．根据系统模型,采用Sinomos 1.0μm 40V CMOS工艺完成了功率因数校正的电路设计和验证．测试结果表明,在V_DD为15V,V_INV为2V, V_ZCD为2V的条件下,功率校正因数可达到0.988,总谐波失真为3.8％,稳定工作时电流仅为2.43mA．双环控制系统能够有效地实现单周期控制,提高系统的稳定性和动态响应速度,体现了高性能电源管理芯片的特点．     

一种低噪声GaAs HBT VCO的设计与实现

为了降低双极型工艺中二极管对相位噪声的影响,实现了一种工作在K波段的全集成差分压控振荡器．该振荡器基于砷化镓异质结双极晶体管工艺来实现,电路采用改进的π形反馈网络来提高振荡回路的品质因数,降低了压控振荡器的相位噪声,并补偿了电路本身存在的180°相位偏移．芯片的频率变化范围为23.123GHz到23.851GHz,最大输出功率为-1.68dBm; 整个电路由-6V的电源供电,直流功耗为72mW,控制电压为-3V时相位噪声为-103.12dBc／Hz@1MHz,芯片面积为0.49mm²．文中采用的电路结构能够降低双极型工艺中二极管对压控振荡器相位噪声的影响,在不牺牲压控振荡器调谐宽度的情况下可实现低的相位噪声．     

Rapidly transient response with the flexible mode and high-efficiency buck-boost converter

A novel current sensing technique with a rapidly transient and flexible mode buck-boost converter is presented. The converter can work in an appropriate mode according to the input voltage (V_IN) and inductor current (I_L), with smooth transition and flexible working modes achieved. The average current sensing (AVCS) circuit has an accurate measurement of I_L. The transient response time is also decreased. The current sensing converter is implemented in the Silterra 0.18μm COMS process. Experimental results show 95％ peak efficiency at an output current 1A with 4.2V V_IN, so that the converter can extend the battery life. The output transient with the load current altering from 0 to 2A is 6mV and the recovery time is 60μs.     

小型Ka频段锁相倍频源

介绍了小型毫米波跳频频率合成器的研究方法。为了满足系统小型化要求,采用微波频段锁定后倍频到毫米波频段的锁相倍频方案,选用超小型、无任何补偿措施的普通10 MHz晶振。整个毫米波锁相源在150 cm3体积内实现。测试结果为:输出频率29~31 GHz,步进20 MHz,相噪优于-65 dBc/Hz@10 kHz,输出功率大于10 dBm,可用于8 mm接收机作本振或发射机基准源使用。     

基于提高有载Q的120 MHz低相噪晶体振荡器设计

从反馈振荡器的Leeson模型相位噪声表达式出发,分析了有载Q的重要性,针对基本皮尔斯振荡电路推导出有载Q的表达式,得到C1越大,有载Q越高的结论。在此基础上设计了一个120 MHz AT切低相噪晶体振荡器样机,经实际测试,该振荡器在偏离载频100 Hz、220 Hz、1 kHz和底部相位噪声分别达到了-130 dBc/Hz、-142 dBc/Hz、-155 dBc/Hz和小于-175 dBc/Hz。结果表明,从提高有载Q出发对低相噪晶体振荡器进行设计是可行的。     

A novel robust design method for the sense mode of a MEMS vibratory gyroscope based on fuzzy reliability and Taguchi design

This paper proposes a novel robust design method for the sense mode of a MEMS vibratory gyroscope based on fuzzy reliability and Taguchi design. The principles of fuzzy reliability and Taguchi design are both introduced and described in detail. Experimental results demonstrate that the signal to noise ratio of the robust design scheme is better than those of the other experimental schemes.Over the full temperature range from -40 to 80°C, the temperature sensitivities of phase margin, gain margin, sensitivity margin,the maximum amplitude of open loop system, bandwidth of closed loop system, and the performance function of the robust design system are all smaller than those of the original design system. Meanwhile, the temperature sensitivity of the bandwidth of the robust design system is improved to 126 from 1075 ppm/°C. Moreover, the bias drift over the full temperature range of the robust design system is improved to 61°/h from 179°/h.     

应用于频率综合器的多模分频器设计

该文给出了应用于频率合成器的多模分频器实现,电路采用了中芯国际65nm工艺,工作电压为1.2V.整个分频电路是基于源耦合结构实现的2/3双模分频器,可实现的分频模数范围为128 -1 023.仿真结果表明,在输入差分正弦电压峰峰值大于400mV的情况下能对600MHz -4GHz频率范围内的信号实现分频.     

一种模式关联主元分析的海流机故障检测方法

针对海流机复杂工况下发电过程数据的多模式和模式频繁变动的问题,提出一种模式关联主元分析方法。从理论上分析模式变化对传统主元分析(principal component analysis, PCA)的影响,描述了过程数据多模式下的故障检测问题。提出一种模式标准化算法,动态拟合多模式数据特征。通过构建多模式关联关系,将变化模式引起的统计量差值剔除。通过搭建海流机试验平台,对比所提方法与传统检测方法验证了所提方法的有效性。理论分析和试验结果表明:在海流机变转速同时变载荷工况下,所提方法能够快速准确的检测出故障。     

改善锁相频率合成器性能的一种有效方法

锁相频率合成器是现代频率合成器的一种主要型式，其性能主要取决于锁相环路的参数与调整状态，提高频率合成器的性能，有重要的实际意义，本文提出了一种在环路滤波器中加补偿电容来改善频率合成器性能的方法；并给出了现代锁相频率合成器的典型电路，环路参数的设计与选择及补偿后性能改善的实验结果。     

声表面波质量传感器的P矩阵模型与实验分析

分析了新结构Y型双声路声表面波（SAW）质量传感器的频域特性.应用P矩阵理论计算结合实验验证，比较了3种不同结构器件的性能.结果表明，换能器孔径加权设计相比均匀孔径设计，有利于减小三、五次回波，旁瓣抑制增加了15 dB，在振荡模式下等效Q值由4 800提高到8 689，短期频率稳定度提高了－1.81 dBc/Hz；倾斜反射栅设计使边缘反射虚假信号减小了约2 dB，在振荡模式下等效Q值由8 689提高到12 477，短期频率稳定度提高了－1.20 dBc/Hz.采用倾斜反射栅与孔径加权设计结构，有利于提高质量传感器在振荡模式下的等效Q值，并提高短期频率稳定度.