X波段锁相介质振荡器的设计

论文摘要

随着现代无线通信事业的发展,移动通信、雷达、制导武器和电子对抗等系统对频率合成器提出了越来越高的要求。低相位噪声、高纯频谱和高速捷变的频率合成器成为频率合成技术发展的主要趋势。锁相介质振荡器(PLDRO)由于其优异的噪声性能、频谱纯度和稳定度广泛应用于频率合成和微波振荡源中,特别是在一些特定的领域,如空间探测、测量仪器有着其他的频率合成方式无法比拟的优势。在这样的背景下,本课题对X波段的低相位噪声PLDRO的理论和工程实现进行了研究。本课题是预研项目,要求采用取样锁相的方式来实现。目前,大多数生产的PLDRO多是依靠工程人员的实践经验来实现的,由于缺乏理论上的深度分析和指导,设计起来困难不小。由于窄脉冲形成技术还不成熟,从而限制了取样鉴相器的上限工作频率。随着窄脉冲形成技术的发展,取样器上限工作频率也越来越高,能够满足对高频段信号的取样要求。因此作者采用直接对DRO取样的方式来实现锁相。本课题存在以下难点:1.低相噪DRO的设计与调试;2.取样鉴相电路以及其外围电路的设计;3.取样锁相环路的设计与调试。本文结合上述设计难点首先介绍了振荡器的工作原理、分类和噪声。接下来详细深入分析介质谐振压控振荡器的原理,比较了介质谐振压控振荡器各种结构形式的特点。紧接着对取样鉴相的原理,取样鉴相器的组成以及性能进行了比较详细的论述。最后详细叙述了本课题中DRO和取样鉴相电路的设计、仿真和调试,对测试结果进行了细致的分析并给出了结论。最后对结果和设计中不足之处提出改进措施。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 微波振荡器发展历史
• 1.2 锁相介质振荡器的特点与研究水平
• 1.3 本课题的主要工作
• 第二章 振荡器概述
• 2.1 振荡器基本原理
• 2.1.1 振荡器振荡条件
• 2.1.2 三端振荡器
• 2.1.3 二端振荡器
• 2.1.4 振幅平衡条件
• 2.1.5 相位稳定条件
• 2.2 振荡器的分类与主要技术指标
• 2.2.1 振荡器的种类
• 2.2.2 振荡器主要指标
• 2.3 振荡器的噪声
• 第三章 介质谐振振荡器的原理
• 3.1 介质谐振器工作原理
• 3.1.1 介质谐振器的电磁原理
• 3.1.2 介质谐振器与微带线的耦合
• 3.2 介质谐振振荡器基本原理
• 3.2.1 加载带阻滤波器型介质谐振振荡器的工作原理
• 3.2.2 传输型介质谐振振荡器的工作原理
• 3.2.3 并联反馈型介质谐振振荡器的工作原理
• 3.2.4 串联反馈型介质谐振振荡器的工作原理
• 3.2.5 电调谐介质谐振振荡器的工作原理
• 第四章 取样锁相的原理
• 4.1 锁相环的基本原理
• 4.1.1 鉴相器
• 4.1.2 环路滤波器
• 4.1.3 压控振荡器
• 4.2 锁相环系统的噪声分析
• 4.3 取样锁相的原理
• 4.3.1 取样锁相环的基本组成
• 4.3.2 脉冲形成电路的工作原理
• 4.3.3 取样保持电路的工作原理
• 4.3.4 取样鉴相器的主要指标
• 4.3.5 实际取样鉴相器模型
• 第五章 X 波段介质谐振振荡器的设计
• 5.1 DRO 指标
• 5.2 X 波段介质谐振振荡器的设计
• 5.2.1 设计方案的选取
• 5.2.2 并联反馈DRVCO 的设计
• 5.3 并联反馈DRVCO 的调试与测试结果
• 5.3.1 确定合适的直流工作点和介质谐振器
• 5.3.2 确定调谐螺钉的高度和变容二极管的调谐电压
• 5.3.3 测试结果
• 5.3.4 调试总结
• 第六章 X 波段取样锁相介质振荡器的设计
• 6.1 项目的指标及功能要求
• 6.2 X 波段取样锁相介质振荡器的设计
• 6.2.1 取样锁相振荡器的电路组成
• 6.2.2 参考放大电路
• 6.2.3 取样鉴相电路
• 6.2.4 环路的计算
• 6.2.5 电路设计应注意的问题及改进措施
• 6.3 调试与测量
• 6.3.1 模块的调试
• 6.3.2 模块的测试
• 6.4 存在的问题和改进意见
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士期间取得的成果