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毫米波频率步进雷达频率合成器设计

作　者: 熊勇
导　师: 李跃华
学　校: 南京理工大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 频率步进雷达频率合成器锁相环 FPGA ADS
分类号: TN958
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

本文以毫米波频率步进雷达频率合成器为研究和设计对象,分析了锁相环的工作原理,在此基础上对锁相环的性能指标进行了深入的分析,并对锁相环的噪声模型、跳频频率合成器的跳频时间进行了详细的数学推导和计算,对目前提高跳频速度的设计方法进行分析,根据本研究的要求确定了研究与设计的方案。根据所研究的频率步进雷达频率合成器的要求,本文将频率步进雷达频率合成器的设计分为频率步进雷达同步控制信号、I/Q解调信号和频率合成信号三个部分。同步控制信号为一系列时序性很强的同步信号,其由程序的编写实现；I/Q解调信号为40MHz的正弦信号,设计中为了保证解调信号的杂波和噪声性能,利用ADS设计的带通滤波器对其进行了滤波处理；频率合成部分的设计采用了数字锁相式频率合成器设计方法,其中两路为L波段跳频信号,另一路为8.52GHz恒定信号,锁相环路的参数由ADS仿真优化和理论计算得到。频综采用FPGA为主控制芯片,同步控制信号由VHDL语言编程实现,40MHz正弦波I/Q解调信号由系统晶振提供,频率合成信号采用数字锁相环芯片ADF4106设计,锁相环芯片所需要的分频数据由FPGA提供,设计好软硬件后进行调试。经过实际设计测试,频率步进雷达频率合成器的时序同步控制信号、I/Q解调信号以及频率合成信号都可以满足设计的要求,验证了本文研究方法的可行性。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
1 绪论  7-10
  1.1 频率合成技术概述  7
  1.2 频率合成技术的发展及应用背景  7-8
  1.3 本课题研究的内容  8-9
  1.4 本文组织结构  9-10
2 锁相环频率合成器的原理  10-26
  2.1 锁相环频率合成器的理论分析  10-13
  2.2 锁相环的线性相位模型分析  13-14
  2.3 锁相环的相位噪声分析  14-18
    2.3.1 线性相位噪声模型分析  15-16
    2.3.2 噪声带宽及最佳环路带宽的选择  16-18
  2.4 杂散性能分析  18
  2.5 锁相时间分析  18-26
    2.5.1 改善锁相时间的方法  19-22
    2.5.2 锁定时间的理论计算  22-26
3 频率步进雷达频率合成器设计  26-41
  3.1 频率步进雷达频率合成器的指标  26
  3.2 频率步进雷达频率合成器介绍  26-29
  3.3 频率合成器器件的选择  29-34
  3.4 频率步进雷达同步控制信号产生  34-39
  3.5 FPGA时钟信号产生设计  39-41
4 频率合成器设计的ADS仿真及电路实现  41-62
  4.1 ADS软件功能概述  41
  4.2 锁相环频率合成器的ADS仿真  41-52
    4.2.1 ADS中锁相环基本模块电路  41-42
    4.2.2 锁相环各仿真模块的建立  42-43
    4.2.3 频率合成器的频域仿真与环路滤波器参数优化  43-47
    4.2.4 锁相环的噪声分析及仿真  47-49
    4.2.5 锁相环锁定时间分析及仿真  49-52
  4.3 40MHz I/Q解调信号设计与实现  52-53
  4.4 频率合成器的电路实现  53-55
  4.5 频率合成器实验结果及分析  55-62
    4.5.1 频率步进雷达同步控制信号测试及分析  56-57
    4.5.2 频率合成信号测试  57-62
5 结束语  62-63
致谢  63-64
参考文献  64-66
附录  66

毫米波频率步进雷达频率合成器设计

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