摘要：文章介绍了一种X波段多功用频率组成器的规划办法，该办法以直接数字频率组成(DDFS)和直接式模仿组成技能为根底，经过优化频率规划和引进相位噪声铲除技能，改进了频率组成器杂散和相位噪声功用。雷达鼓励器选用了“恣意波形发生(AWG)+IO调制”结构，除发生雷达鼓励波形外，兼具回波模仿器功用，完结了一个硬件渠道，两种功用的一体化规划，具有杰出的工程使用价值。文章给出了原理框图，并对相位噪声、杂散等方面做要点的介绍和剖析，文末给出了测验成果。
0 导言
频率组成器是通讯、雷达、仪器仪表等电子体系的心脏，其好坏直接影响着电子体系的功用。跟着电子技能的飞速发展，现代雷达对频率组成器的要求也越来越高，低相位噪声、低杂散、捷变频、小型化、模块化已成为雷达频率组成器的发展趋势。
传统的直接式频率组成使用倍频器、分频器和混频器对频率进行加减乘除运算，得到各种所需的频率，直接式频率组成用具有附加相位噪声低、捷变频等特色。一般，直接式频率组成器体积较大、本钱较高，使得该技能的使用遭到必定的约束，尤其在小频率步进的使用场合。本文经过在直接式频率组成中引进DDFS(直接数字频率组成)技能，经过直接式频率组成大带宽、大步进信号，经过DDFS组成小步进的频率信号，刺进到直接式频率组成的大步进带宽内，然后完结大带宽、小步进的频率组成，有用缓减直接式频率组成器体积大、本钱高的缺陷。
本文所介绍的频率组成器，选用了鼓励器和方针模仿器一体化的规划思路，文章经过剖析雷达回波信号和雷达鼓励信号的差异，规划了一种以“AWG+IO调制”为根底的通用化的电路结构，该结构既能完结雷达鼓励波形发生，也可模仿雷达的各种回波信号。因为鼓励器和模仿器选用同一套电路结构，使鼓励器和模仿器一体化规划成为可能。本计划与别离的频率组成器模仿器比较，设备量更小、性价比高，具有很好的工程使用远景。
1 计划规划
1.1 鼓励器和模仿器的一体化规划
依据文献，雷达回波信号能够表述为：
从上式能够看出，雷达鼓励信号能够看作雷达回波信号的一种特例，当回波信号多普勒频率为零，
间隔为某必定值，且坐落天线波束宽度内时，回波信号与鼓励信号仅存在一个起伏上不同，这也是本文模仿器鼓励器一体化规划的依据。
雷达模仿器首要完结雷达波形与间隔、多普勒频率、天线方向图的调制，因为雷达波形选用了依据DDWS(直接数字波形组成)的恣意波形发生技能，一切雷达鼓励波形的采样信息存储在波形存储器中，经过寻址不同的存储空间，并将存储数据送入到数模转换器(DAC)，然后完结雷达鼓励波形的重构。多普勒调制选用了文献的数字IQ调制器技能完结，如图1中的多普勒调制部分。在本频率组成器规划中，频率组成器实时接纳雷达天线方位、俯仰角，解算出天线指向角与方针问的角差错，并对和差通道进行方向图的起伏相位调制，当天线指向角与航迹角持平时，角差错为0，雷达精确地盯梢上方针;当角差错超越雷达的波束宽度，判为方针丢掉，封闭信号输出，直至雷达从头截获方针。完好中频回波模仿(鼓励器)信号流程如图1所示(仅和差三通道中的一路)。
1.2 计划规划
X波段频率组成器原理框图如图2所示，该组成器由9个模块组成，其间基准源和二本组件选用直接式频率组成技能，经过取样锁相技能将960MHz声表面波振荡器和1600MHz同轴介质振荡器别离锁定在80MHz晶体振荡器的12次和20次谐波上，附加相位噪声低。960MHz经二分频和四分频后得到480MHz和240MHz，别离用作恣意波形发生器和频标组件的时钟(或基准)信号。频标组件由梳谱发生器和开关滤波组件组成，用于发生步进为240MHz、带宽960MHz的频标信号。DDFS选用ADI公司的DDS芯片AD9910为主芯片进行规划，为完结240MHz带宽内无缝的频率掩盖，DDFS先倍频后，再经由开关滤波后输出，二者混频滤波后发生捷变频的一本振信号。恣意波形发生器用于发生中心频率为120MHz的中频鼓励波形，该信号与二本振、一本振经过二次变频后发生终究的鼓励信号，该信号耦合出一路信号，送入模仿器组件。模仿器组件首要功用是模仿三通道和差波束特性，其间间隔衰减模仿选用衰减器完结，视点模仿选用高精度数控衰减器和移相器来完结。
2 功用剖析
2.1 相位噪声
本频率组成器中近区相位噪声首要由晶体振荡器、倍频器及谐波发生器的剩下相位噪声决议，理论上，倍频器及谐波发生器对输入信号的相位噪声有20logN的恶化，而分频器对输入信号有20logN的改进效果，N为倍频或分频次数。本频率组成器选用的80MHz晶体振荡器相位噪声为-1 60dBc/Hz@1kHz，如图2所示，X波段一本振由频标组件和DDFS混频发生，频标组件以10GHz输出为例，相对于80MHz而言，其等效的倍频次数为125，则频标组件输出的相位噪声理论上为：
-1 60dBc/Hz@1kHz+20log 125=-11 8dBc/Hz@1kHz
960MHz时钟信号相噪为：
-160dBc/Hz@1kHz+20log12=-1 38dBc/Hz@1kHz
理论上，DDS能够看作一个小数分频器，DDS输出对输入信号有20logN的改进效果。依据AD9910数据手册，AD9910本底相位噪声较高，960MHz时钟信号的相位噪声功用远低于AD9910的本底相位噪声功用，所以DDFS输出的相位噪声将由AD9910决议。本计划中DDFS最高作业频率为300MHz左右，依据数据手册预算，其相噪目标约为-1 29dBc/Hz@1kHz，经倍频后噪声恶化为：
-1 29dBc/Hz@1kHz+20log2=-1 23dBc/Hz@1kHz
则频标组件和DDFS组成的相位噪声为114dBc/Hz@1kHz，考虑到工程上3～5dB的裕量，X波段频率组成器终究的相位噪声将到达-109dBc /Hz@1kHz。
2.2 杂散
经过频率规划，寻觅最优的寄生响应窗口，然后减轻混频后滤波规划的压力。将本频率组成器模型代入ADS剖析，一本振信号在8～12 GHz范围内杂散散布及相对电平如表1所示。
上述杂散信号均在信号带宽外，除6*IF与本振信号较近外，其他杂散信号与本振(即频标输出)在频谱上均拉开了一段间隔，经过后置的高功用“硅腔滤波器+低通滤波器”组合，能够将一本振杂散按捺到-90dBc的水平。因为6*IF与一本振信号较近，按捺才能有限，6*IF仍维持在-88dBc的水平，考虑到后置的功率放大器处于饱和状态，以及电路及腔体隔离度的影响，终究的杂散按捺大约为-75dBc左右。
3 研发成果
本频率组成器选用了双面分腔结构，铝合金资料制作，外形尺寸为245×200×33(mm)，分量约为2.6kg。其相位噪声、杂散测验成果如图3、图4所示。测验成果， 其相位噪声到达了一108dBc/Hz@1kHz，杂散电平在4GHz带宽内优于一70dBc，与规划符合较好。
4 结束语
本文介绍了一种X波段多功用频率组成器(鼓励器)的规划办法，经过选用“DDFS+直接式”组本钱振信号，选用“AWG+正交调制”构成鼓励和雷达回波信号，一起完结了本振信号、鼓励器、模仿器三者的一体化规划;本频率组成器兼具直接式数字频率组成、直接式模仿组成的长处，杰出的波形和频率扩展才能，是一种较为抱负的频率组成器计划，为频率组成器的标准化、模块化供给了一种有用的技能途径。
