文章编号:!""!#$%&'((""()")#"""*#")
一种新颖的频率合成器捷变频方案!
赵海清
(信息产业部电子第十研究所,四川成都+!""&+)
摘要:本文主要介绍了一种应用数字锁相环技术实现模拟锁相环准确频率预置的频率捕获方法,
并在此基础上给出了一种新颖的频率合成器捷变频方案.
关键词:雷达;频率合成器;数字锁相环;捷变频;频率预置
中图分类号:,-%*.文献标识码:/
!"#$%&'(%)*%+,-!./&/0-1,2%3%4#('(%)*%+,-1-+02%5/6%(
!"#$"%'&()
(,012314567894!"50:8;595989;56 7=:8=76@A5978:8B<;56 ,C018DB<+!""&+,C098A)
!750(8,0::8509;EAE16,A=61F<184 4AE5<61@1507BG0940AEE391;HIJJ514089F<15761A39K11LA45=61F<184
E61;157=/IJJ9;E61;1851BMN8509;OA;1,A87P13=61F<184 AD9395 Q401@1=76=61F<184 ; 8501;9K169;D9P18M
9%-:#(;5:RABA6;S61F<184 ; 8501;9K16;HIJJ;S61F<184 AD9395 ;S61F<184 E61;15
一,引言
现代雷达对频率合成器提出的要求越来越高,
特别是对频率转换时间和相位噪声指标的要求越来
越苛刻,以满足雷达抗干扰和改善在杂波环境下能
见度的需要.直接式频率合成器在相位噪声及跳频
时间(个指标上可以做到最好,但基于晶振倍频,混
频基础上的直接式频率合成器由于需要产生的频率
标准很多,不论是在电路复杂程度上,还是在电路体
积,功耗上,都比间接式频率合成器大,并且其杂散
抑制指标如不经细致的设计和计算是难以提高的.
因此,除非对频率捷变时间要求特别严格,一般都使
用间接式频率合成器.本文介绍的捷变频方案就是
针对间接式频率合成器设计的.
在间接式频率合成器中,模拟锁相环由于具有
极低的相位噪声基底而被普遍使用.但模拟锁相环
不能自动捕获,因此为了保证它可靠锁定并改善其
频率转换时间指标,必须外加辅助频率捕获装置.
常用的辅助频率捕获方法有:人工电调法,自动扫描
法,鉴频法,变带宽法和STH变换法等.其中,STH
变换法是一种比较优秀的辅助频率捕获方法,它利
用STH变换器和高速数据处理器自动巡回修正UCN
跳频电压数据,并通过HT/精确预置UCN跳频电
压.
考虑到某些频率合成器要求电路复杂程度不能
过高,这里设计了一种新颖的并有较小电路规模的
辅助频率捕获方法.本文结合一'波段雷达频率
合成器设计的工程实践,着重研究在满足频率合成
器低相噪宽频带的同时,有效缩短频率合成器转换
时间的途径,以实现具有快速跳频能力的低相噪频
率合成器.
二,捷变频设计思路
各种辅助频率捕获方法的目的其实都是一样
的,即采用一切可能采用的手段将UCN预置电压拉
到它实际所需的值附近,然后让环路自动快速锁定,
所不同的只是拉动电压的方法而已.随着单片集成
数字锁相环的日益普及和大规模可编程数字电路技
!
!收稿日期:(""(#"*#("
"##"年第$期
研究与开发
<<==11==!!<> @@AA==BB==CCDDEEFF==""GG
术的日益成熟,我们认为既然数字锁相环中的数字
鉴相器具有鉴频功能,数字锁相环能自动捕获,那么
利用数字锁相环为模拟锁相环作辅助频率捕获就是
可能的,且电路开销不大,成本低.事实上,如果能
将数字锁相环锁定后的!"#调谐电压保存下来作
为模拟锁相环的预置电压,则该预置电压一定能将
!"#频率直接预置到模拟锁相环快捕带内,模拟锁
相环将快捕锁定.这里暂且将这种频率捕获方法叫
做"数字环捕获法".
至于数字锁相环的频率捕获时间,遗憾的是目
前理论界还没有一个统一的认识.根据工程经验,
当数字锁相环一直工作且环路自然谐振频率$%取
&'( )*+左右,阻尼系数!取&左右时,数字锁相环
锁定时间不大于,("-.当数字锁相环间歇工作(数
字锁相环只用于频率捕获)时,数字锁相环锁定时间
需要.( / '("-.这是由于在数字锁相环停止工作
期间环路滤波器输出电压总是处于饱和状态.当数
字锁相环重新工作时必须经历一段较长的恢复时间
才能正常工作.
从上述数据看来,数字锁相环的频率捕获时间
过长仍然是一个问题.但如果将数字锁相环锁定后
的!"#调谐电压采样并存储起来,则在下次频率捕
获时可省去数字锁相环捕获时间和012采样时间
而让模拟锁相环直接工作,完全避免了数字锁相环
捕获时间过长的问题.这样,频率合成器实际需要
的频率转换时间就只有210建立时间,参考信号建
立时间和模拟环捕获时间.一般来说,这3种时间
都很短,都在微秒量级.因此从原理上讲,用"数字
环捕获法"可以实现模拟锁相环的捷变频.
为了保证频率合成器正式工作时每次频率转
换,模拟锁相环均能一次锁定.除了在某些特定的
时间利用数字锁相环工作对模拟环预置电压数据进
行修正外,在每次模拟锁相环锁定后仍对!"#调谐
电压采样,并将此次采样得到的数据刷新原来的预
置电压数据.这样,在跳频过程中!"#预置电压得
到了实时修正,从而使辅助频率捕获电路自动跟踪
了!"#特性的变化.
"数字环捕获法"原理上与412变换辅助频率捕
获方法相通,即不管中间状态如何,最后总能得到一
个能缩小!"#起始频差的精确预置电压,保证模拟
锁相环能快速地锁定.与$12变换法相比较而言,
"数字环捕获法"具有3个优势:一是捕获范围宽,其
捕获带宽等于运算放大器输出电压范围与!"#压
控灵敏度的乘积,通过合理的设计可以保证全频带
捕获.另外,集成数字锁相环内的吞脉冲计数器可
工作频率高(达, 5 , 6*+)也是捕获范围宽的重要保
证.第二个优势是通过数字锁相环获得的预置电压
精确(只取决于所用012转换器及210转换器的精
度),且电路开销小.因为数字环锁定时数字鉴相器
输出误差电压即当前点频对应的!"#最佳预置电
压,这样!"#起始频差非常小.第三个优势是无需
人工测量并烧录!"#起始预置电压数据,对!"#
的一致性要求低.
三,捷变频电路设计及频率
转换时间预计
实现"数字环捕获法"的基本部件主要有.个,
即通用的单片集成数字锁相环,用来产生控制时序
和预置数据存储器的大规模可编程逻辑电路4760
和高精度012转换器及210转换器.其原理框图
如图&所示.
图&"数字环捕获法"原理框图
图&中,模拟环由!"#,混频器,鉴相,,环路滤
波器84,和,选&低频模拟开关组成.很显然,模
拟环的工作点频数由鉴相参考&的点频数决定.鉴
相&专门用来产生模拟环的锁定指示信号,该指示
信号用作时序发生电路的触发信号输入.鉴相&和
鉴相,可用通用的具有直流偶合中频输出的双平衡
混频器实现,但专门的正弦鉴相器较双平衡混频器
有更高的鉴相增益.数据存储器90:和012转换
器及210转换器的位数与!"#的压控灵敏度及工
作频率范围有关.
"数字环捕获法"设计要点如下:
(&)开机时利用数字锁相环求得准确的预置电
!
"##"年第$期
研究与开发
!
!"
"#
#"
"$
$!
!%
%&
&'
'(
("
")
)"
"*
*+
+,
,-
-"
".
./
/
压数据并存储起来,力图在以后进行频率转换时能
将!"#频率直接预置到模拟锁相环的捕获带内,从
而可以大大减小模拟锁相环的锁定时间;
($)提高模拟锁相环的鉴相频率,从而可以加大
环路的捕获带及快捕带,减小模拟锁相环本身的频
率及相位捕获时间;
(%)模拟锁相环锁定后自动对当前点频的预置
电压数据进行修正,从而使辅助频率捕获电路可以
跟踪!"#特性的变化;
(&)用硬件电路实时检测环路是否失锁,并在环
路因某种原因失锁后自动触发频率捕获时序,直至
环路重新锁定.
下面就"数字环捕获法"的频率转换时间作一个
理论上的预计.
'()建立时间由'()器件本身及后接运算放大
器的速率决定.一般来说这一时间不会很长,采用
高速'()及运放在带负载的情况下满量程跳变需
要的时间小于&!*.若参考信号用直接合成方法实
现,其建立时间完全取决于模拟开关的转换速度,一
般小于+!*.模拟环捕获时间则与环路参数和!"#
起始频差及起始相差有关.只要!"#预置足够准
确(起始频差小于快捕带),则模拟锁相环捕获过程
也不会太长,可设计成小于+!*.若不考虑其它部
件对!"#精确预置时间的影响,采用"数字环捕获
法"获得的频率转换时间理论上可以达到约,!*左
右.
四,应用举例
图$为某-波段雷达频率合成器的原理框图,
该频率合成器采用了上述的捷变频方案.
图$ -波段捷变频雷达频率合成器原理框图
从图$可知,该频率合成器采用高稳定晶振作
为整个-波段频率合成器的主振荡器.鉴相器+实
际为$个模拟鉴相器,其中一个为主鉴相器,用来构
造模拟锁相环;另一个为辅助鉴相器,用来产生锁定
指示信号..+为模拟环鉴相参考信号,有/个点频
可选输出..$为频段混频参考信号,有0个点频可
选输出.由.+和.$组合可使频综器输出0 1 /个
点频..%为标频形成模块的参考信号,.&为微波混
频参考信号..%和.&均为单点频,由晶振直接倍
频得到.之所以要设计这些标准频率,是为了使模
拟环的环路分频比始终为+,从而实现最低相位噪
声.由于模拟环不能自动捕获,这里用到了数字环
进行辅助频率捕获,即通过数字环求得与当前点频
对应的最新即最准确的预置电压.)('和'()的位
数均为+$位,数字环选用高性能的大规模单片集成
数字锁相频率合成器2%$%,,控制电路及预置数据
存储器3)4用一个-5657-公司的.89)来实现,
!"#选用某单位研制的高性能!"#,)(','()和低
频模拟开关均选用)'公司器件.
环路滤波器6.$采用无源比例积分滤波器,并
将鉴相器输出直接串接在!"#与'()之间,可以使
'()预置电压能与鉴相器输出误差电压直接相加,
因此该频率预置电路不会影响环路增益,并且可以
克服传统频率预置电路中运算放大器对频综器的相
噪贡献,'()输出预置电压也可以得到良好的噪声
过滤.又由于整个模拟鉴相器的电位是浮在'()
的电位上,因此模拟鉴相器两端并没有外加偏压,其
鉴相灵敏度和输出零点并不受'()预置电压影响.
下面根据锁相环理论对模拟锁相环锁定时间进
行分析.
假定-波段!"#的压控灵敏度:!为$"1 +$;
4 @ +A 4 ,% !(CDB,则对于
采用无源比例积分滤波器的二阶环有:
!E!" !#(+)
!$E
!
"!+
($)
#E
!$
$ "$F
+( )!
(%)
式中:为环路总增益;
$/为环路自然谐振频率;
!
"##"年第$期
研究与开发
!
!"
"#
#"
"$
$!
!%
%&
&'
'(
("
")
)"
"*
*+
+,
,-
-"
".
./
/
!为环路阻尼因子;
"
!
和"
"
均为时间常数.
环路的快捕带#$
#
以及快捕时间$
#%&'的计算公
式分别如下:
!"
!
("
#
"
#
!
())
#
!$%&
!
!*#
!"#
"
(+)
若取$
,
为"%-!*./&012,!为!,则快捕带#$
#
为"%-!345678,$
#%&'约为*35*")&2.由于9:;
预置频差小于快捕带宽,模拟锁相环完成锁定需要
的时间就是快捕时间$
#%&',即*35*")&2.因此,只
要预置准了,模拟锁相环实际需要的时间非常短,不
足!&2.
经最后测试,根据以上方案研制完成的雷达频
率合成器达到了如下的技术指标:输出频率为!"
&2(由模拟锁相环锁定指示信号测得);相位噪声优
于 !*.0@A178B!C78;频率短期稳定度为"3".-
!* !!1!%2;杂散" D*0@A.频率转换时间未达到
理想预计的指标,这是由于E1F与9:;调谐端之间
有鉴相器,环路滤波器和低频模拟开关,因此从E1F
输出稳定到加到9:;调谐端上的预置电压稳定还
需要一小段充放电时间,这段时间与具体的环路参
数设计有关.
五,结束语
综上所述,采用"数字环捕获法"的间接式频率
合成器捷变频方案是成功的,其频率转换时间指标
已达到较高的水平.而且,若能改进9:;预置电
路,缩短9:;预置电压稳定时间,则频率合成器的
频率转换时间指标还有改善的余地.
参考文献
[!]王彦斌主编3微波频率源及其测量[6]3陕西科学技术
出版社,!44!3
["]杨希让3频率源中9:;温度补偿的实时在线自动标定
[G]3火控雷达技术,!44.,(!.)3
[H]金松,费元春,等3快速调频雷达频率合成器的实现
[G]3电讯技术,!444,H4(!)3
[)]IH"H.J7FKL #;:MLE#;;JNOLIPLQ:RKRQ$7LKST
ULO[K]3KV,WXY2Z8Y/J/[0\AW2E&W&@[[C3IPF#:;66S,T
A[/][/&WY03
作者简介
赵海清(!4.4 ),男,湖南益阳人,!44!年在成都电子
科技大学获学士学位,现为信息产业部电子第十研究所工程
师,主要从事雷达频率合成器研制.
!
"##"年第$期
研究与开发
!!""##""$$!!%%&&''((""))""**++,,--""..//
·上一篇:北京迪妙声科技有限公司一种新颖的频率合成器捷变频方案!
赵海清
(信息产业部电子第十研究所,四川成都+!""&+)
摘要:本文主要介绍了一种应用数字锁相环技术实现模拟锁相环准确频率预置的频率捕获方法,
并在此基础上给出了一种新颖的频率合成器捷变频方案.
关键词:雷达;频率合成器;数字锁相环;捷变频;频率预置
中图分类号:,-%*.文献标识码:/
!"#$%&'(%)*%+,-!./&/0-1,2%3%4#('(%)*%+,-1-+02%5/6%(
!"#$"%'&()
(,012314567894!"50:8;595989;56 7=:8=76@A5978:8B<;56 ,C018DB<+!""&+,C098A)
!750(8,0::8509;EAE16,A=61F<184 4AE5<61@1507BG0940AEE391;HIJJ514089F<15761A39K11LA45=61F<184
E61;157=/IJJ9;E61;1851BMN8509;OA;1,A87P13=61F<184 AD9395 Q401@1=76=61F<184 ; 8501;9K169;D9P18M
9%-:#(;5:RABA6;S61F<184 ; 8501;9K16;HIJJ;S61F<184 AD9395 ;S61F<184 E61;15
一,引言
现代雷达对频率合成器提出的要求越来越高,
特别是对频率转换时间和相位噪声指标的要求越来
越苛刻,以满足雷达抗干扰和改善在杂波环境下能
见度的需要.直接式频率合成器在相位噪声及跳频
时间(个指标上可以做到最好,但基于晶振倍频,混
频基础上的直接式频率合成器由于需要产生的频率
标准很多,不论是在电路复杂程度上,还是在电路体
积,功耗上,都比间接式频率合成器大,并且其杂散
抑制指标如不经细致的设计和计算是难以提高的.
因此,除非对频率捷变时间要求特别严格,一般都使
用间接式频率合成器.本文介绍的捷变频方案就是
针对间接式频率合成器设计的.
在间接式频率合成器中,模拟锁相环由于具有
极低的相位噪声基底而被普遍使用.但模拟锁相环
不能自动捕获,因此为了保证它可靠锁定并改善其
频率转换时间指标,必须外加辅助频率捕获装置.
常用的辅助频率捕获方法有:人工电调法,自动扫描
法,鉴频法,变带宽法和STH变换法等.其中,STH
变换法是一种比较优秀的辅助频率捕获方法,它利
用STH变换器和高速数据处理器自动巡回修正UCN
跳频电压数据,并通过HT/精确预置UCN跳频电
压.
考虑到某些频率合成器要求电路复杂程度不能
过高,这里设计了一种新颖的并有较小电路规模的
辅助频率捕获方法.本文结合一'波段雷达频率
合成器设计的工程实践,着重研究在满足频率合成
器低相噪宽频带的同时,有效缩短频率合成器转换
时间的途径,以实现具有快速跳频能力的低相噪频
率合成器.
二,捷变频设计思路
各种辅助频率捕获方法的目的其实都是一样
的,即采用一切可能采用的手段将UCN预置电压拉
到它实际所需的值附近,然后让环路自动快速锁定,
所不同的只是拉动电压的方法而已.随着单片集成
数字锁相环的日益普及和大规模可编程数字电路技
!
!收稿日期:(""(#"*#("
"##"年第$期
研究与开发
<<==11==!!<> @@AA==BB==CCDDEEFF==""GG
术的日益成熟,我们认为既然数字锁相环中的数字
鉴相器具有鉴频功能,数字锁相环能自动捕获,那么
利用数字锁相环为模拟锁相环作辅助频率捕获就是
可能的,且电路开销不大,成本低.事实上,如果能
将数字锁相环锁定后的!"#调谐电压保存下来作
为模拟锁相环的预置电压,则该预置电压一定能将
!"#频率直接预置到模拟锁相环快捕带内,模拟锁
相环将快捕锁定.这里暂且将这种频率捕获方法叫
做"数字环捕获法".
至于数字锁相环的频率捕获时间,遗憾的是目
前理论界还没有一个统一的认识.根据工程经验,
当数字锁相环一直工作且环路自然谐振频率$%取
&'( )*+左右,阻尼系数!取&左右时,数字锁相环
锁定时间不大于,("-.当数字锁相环间歇工作(数
字锁相环只用于频率捕获)时,数字锁相环锁定时间
需要.( / '("-.这是由于在数字锁相环停止工作
期间环路滤波器输出电压总是处于饱和状态.当数
字锁相环重新工作时必须经历一段较长的恢复时间
才能正常工作.
从上述数据看来,数字锁相环的频率捕获时间
过长仍然是一个问题.但如果将数字锁相环锁定后
的!"#调谐电压采样并存储起来,则在下次频率捕
获时可省去数字锁相环捕获时间和012采样时间
而让模拟锁相环直接工作,完全避免了数字锁相环
捕获时间过长的问题.这样,频率合成器实际需要
的频率转换时间就只有210建立时间,参考信号建
立时间和模拟环捕获时间.一般来说,这3种时间
都很短,都在微秒量级.因此从原理上讲,用"数字
环捕获法"可以实现模拟锁相环的捷变频.
为了保证频率合成器正式工作时每次频率转
换,模拟锁相环均能一次锁定.除了在某些特定的
时间利用数字锁相环工作对模拟环预置电压数据进
行修正外,在每次模拟锁相环锁定后仍对!"#调谐
电压采样,并将此次采样得到的数据刷新原来的预
置电压数据.这样,在跳频过程中!"#预置电压得
到了实时修正,从而使辅助频率捕获电路自动跟踪
了!"#特性的变化.
"数字环捕获法"原理上与412变换辅助频率捕
获方法相通,即不管中间状态如何,最后总能得到一
个能缩小!"#起始频差的精确预置电压,保证模拟
锁相环能快速地锁定.与$12变换法相比较而言,
"数字环捕获法"具有3个优势:一是捕获范围宽,其
捕获带宽等于运算放大器输出电压范围与!"#压
控灵敏度的乘积,通过合理的设计可以保证全频带
捕获.另外,集成数字锁相环内的吞脉冲计数器可
工作频率高(达, 5 , 6*+)也是捕获范围宽的重要保
证.第二个优势是通过数字锁相环获得的预置电压
精确(只取决于所用012转换器及210转换器的精
度),且电路开销小.因为数字环锁定时数字鉴相器
输出误差电压即当前点频对应的!"#最佳预置电
压,这样!"#起始频差非常小.第三个优势是无需
人工测量并烧录!"#起始预置电压数据,对!"#
的一致性要求低.
三,捷变频电路设计及频率
转换时间预计
实现"数字环捕获法"的基本部件主要有.个,
即通用的单片集成数字锁相环,用来产生控制时序
和预置数据存储器的大规模可编程逻辑电路4760
和高精度012转换器及210转换器.其原理框图
如图&所示.
图&"数字环捕获法"原理框图
图&中,模拟环由!"#,混频器,鉴相,,环路滤
波器84,和,选&低频模拟开关组成.很显然,模
拟环的工作点频数由鉴相参考&的点频数决定.鉴
相&专门用来产生模拟环的锁定指示信号,该指示
信号用作时序发生电路的触发信号输入.鉴相&和
鉴相,可用通用的具有直流偶合中频输出的双平衡
混频器实现,但专门的正弦鉴相器较双平衡混频器
有更高的鉴相增益.数据存储器90:和012转换
器及210转换器的位数与!"#的压控灵敏度及工
作频率范围有关.
"数字环捕获法"设计要点如下:
(&)开机时利用数字锁相环求得准确的预置电
!
"##"年第$期
研究与开发
!
!"
"#
#"
"$
$!
!%
%&
&'
'(
("
")
)"
"*
*+
+,
,-
-"
".
./
/
压数据并存储起来,力图在以后进行频率转换时能
将!"#频率直接预置到模拟锁相环的捕获带内,从
而可以大大减小模拟锁相环的锁定时间;
($)提高模拟锁相环的鉴相频率,从而可以加大
环路的捕获带及快捕带,减小模拟锁相环本身的频
率及相位捕获时间;
(%)模拟锁相环锁定后自动对当前点频的预置
电压数据进行修正,从而使辅助频率捕获电路可以
跟踪!"#特性的变化;
(&)用硬件电路实时检测环路是否失锁,并在环
路因某种原因失锁后自动触发频率捕获时序,直至
环路重新锁定.
下面就"数字环捕获法"的频率转换时间作一个
理论上的预计.
'()建立时间由'()器件本身及后接运算放大
器的速率决定.一般来说这一时间不会很长,采用
高速'()及运放在带负载的情况下满量程跳变需
要的时间小于&!*.若参考信号用直接合成方法实
现,其建立时间完全取决于模拟开关的转换速度,一
般小于+!*.模拟环捕获时间则与环路参数和!"#
起始频差及起始相差有关.只要!"#预置足够准
确(起始频差小于快捕带),则模拟锁相环捕获过程
也不会太长,可设计成小于+!*.若不考虑其它部
件对!"#精确预置时间的影响,采用"数字环捕获
法"获得的频率转换时间理论上可以达到约,!*左
右.
四,应用举例
图$为某-波段雷达频率合成器的原理框图,
该频率合成器采用了上述的捷变频方案.
图$ -波段捷变频雷达频率合成器原理框图
从图$可知,该频率合成器采用高稳定晶振作
为整个-波段频率合成器的主振荡器.鉴相器+实
际为$个模拟鉴相器,其中一个为主鉴相器,用来构
造模拟锁相环;另一个为辅助鉴相器,用来产生锁定
指示信号..+为模拟环鉴相参考信号,有/个点频
可选输出..$为频段混频参考信号,有0个点频可
选输出.由.+和.$组合可使频综器输出0 1 /个
点频..%为标频形成模块的参考信号,.&为微波混
频参考信号..%和.&均为单点频,由晶振直接倍
频得到.之所以要设计这些标准频率,是为了使模
拟环的环路分频比始终为+,从而实现最低相位噪
声.由于模拟环不能自动捕获,这里用到了数字环
进行辅助频率捕获,即通过数字环求得与当前点频
对应的最新即最准确的预置电压.)('和'()的位
数均为+$位,数字环选用高性能的大规模单片集成
数字锁相频率合成器2%$%,,控制电路及预置数据
存储器3)4用一个-5657-公司的.89)来实现,
!"#选用某单位研制的高性能!"#,)(','()和低
频模拟开关均选用)'公司器件.
环路滤波器6.$采用无源比例积分滤波器,并
将鉴相器输出直接串接在!"#与'()之间,可以使
'()预置电压能与鉴相器输出误差电压直接相加,
因此该频率预置电路不会影响环路增益,并且可以
克服传统频率预置电路中运算放大器对频综器的相
噪贡献,'()输出预置电压也可以得到良好的噪声
过滤.又由于整个模拟鉴相器的电位是浮在'()
的电位上,因此模拟鉴相器两端并没有外加偏压,其
鉴相灵敏度和输出零点并不受'()预置电压影响.
下面根据锁相环理论对模拟锁相环锁定时间进
行分析.
假定-波段!"#的压控灵敏度:!为$"1 +$;
4 @ +A 4 ,% !(CDB,则对于
采用无源比例积分滤波器的二阶环有:
!E!" !#(+)
!$E
!
"!+
($)
#E
!$
$ "$F
+( )!
(%)
式中:为环路总增益;
$/为环路自然谐振频率;
!
"##"年第$期
研究与开发
!
!"
"#
#"
"$
$!
!%
%&
&'
'(
("
")
)"
"*
*+
+,
,-
-"
".
./
/
!为环路阻尼因子;
"
!
和"
"
均为时间常数.
环路的快捕带#$
#
以及快捕时间$
#%&'的计算公
式分别如下:
!"
!
("
#
"
#
!
())
#
!$%&
!
!*#
!"#
"
(+)
若取$
,
为"%-!*./&012,!为!,则快捕带#$
#
为"%-!345678,$
#%&'约为*35*")&2.由于9:;
预置频差小于快捕带宽,模拟锁相环完成锁定需要
的时间就是快捕时间$
#%&',即*35*")&2.因此,只
要预置准了,模拟锁相环实际需要的时间非常短,不
足!&2.
经最后测试,根据以上方案研制完成的雷达频
率合成器达到了如下的技术指标:输出频率为!"
&2(由模拟锁相环锁定指示信号测得);相位噪声优
于 !*.0@A178B!C78;频率短期稳定度为"3".-
!* !!1!%2;杂散" D*0@A.频率转换时间未达到
理想预计的指标,这是由于E1F与9:;调谐端之间
有鉴相器,环路滤波器和低频模拟开关,因此从E1F
输出稳定到加到9:;调谐端上的预置电压稳定还
需要一小段充放电时间,这段时间与具体的环路参
数设计有关.
五,结束语
综上所述,采用"数字环捕获法"的间接式频率
合成器捷变频方案是成功的,其频率转换时间指标
已达到较高的水平.而且,若能改进9:;预置电
路,缩短9:;预置电压稳定时间,则频率合成器的
频率转换时间指标还有改善的余地.
参考文献
[!]王彦斌主编3微波频率源及其测量[6]3陕西科学技术
出版社,!44!3
["]杨希让3频率源中9:;温度补偿的实时在线自动标定
[G]3火控雷达技术,!44.,(!.)3
[H]金松,费元春,等3快速调频雷达频率合成器的实现
[G]3电讯技术,!444,H4(!)3
[)]IH"H.J7FKL #;:MLE#;;JNOLIPLQ:RKRQ$7LKST
ULO[K]3KV,WXY2Z8Y/J/[0\AW2E&W&@[[C3IPF#:;66S,T
A[/][/&WY03
作者简介
赵海清(!4.4 ),男,湖南益阳人,!44!年在成都电子
科技大学获学士学位,现为信息产业部电子第十研究所工程
师,主要从事雷达频率合成器研制.
!
"##"年第$期
研究与开发
!!""##""$$!!%%&&''((""))""**++,,--""..//

文件类型:PDF/Adobe Acrobat 文件大小:字节