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頻率源概述

來源:www.icxowc.live 發表時間:2019-07-30

一、頻率源種類
    在變頻器進行頻率變換時,需要有微波頻率源給混頻器提供本振信號,才能得到所希望的頻率。因此,頻率源是電子系統(雷達、通訊、測控、導航等)的基本信號來源,主要包括固定點頻頻率源和合成頻率源兩類。
    1固定點頻頻率源主要包括固定點頻頻率振蕩器、固定點頻鎖相源和晶振倍頻器等固定點頻頻率振蕩器在微波頻段一般用于實現頻率準確度要求不高的點頻源。介質振蕩器由于Q值高、尺寸小、易于實現混合集成,從而被較多地用來實現微波集成、低相噪、溫度穩定的點頻源,并可采用恒溫或溫補方式進一步提高頻率精度。恒溫壓控振蕩器由于溫度漂移低、可直接實現高線性度超寬帶調頻,也得到了廣泛應用。石英晶體振蕩器是一種高穩定的頻率源,但只能工作于幾百兆赫范圍內,微波頻率的穩定頻率源通常用石英晶體振蕩器經倍頻來實現,倍頻可以采用鎖相倍頻或直接倍頻。采用直接倍頻方式可以獲得最低的頻譜近端相位噪聲。

2合成頻率源又稱頻率合成器或頻率綜合器,按其構成方式可分為直接式和間接式。
    2.1直接頻率合成器采用倍頻器、分頻器、混頻器及微波開關來實現頻率合成,具有最優的近端相位噪聲和高速捷變頻特性,但結構復雜、成本昂貴的特點限制其只能應用于雷達等高端應用領域。直接數字合成器(DDS)目前也得到了廣泛應用,但高性能DDS產品的輸出頻率還有待提高,在微波領域其往往與鎖相技術結合以混合方式實現微波頻率合成。鎖相技術與直接式倍頻器或DDS相結合的混合式頻率合成器在提高系統性能的同時降低了直接合成方式的成本,已逐漸取代部分直接合成頻率源應用在高性能頻率源領域。
    2.2間接頻率合成器采用鎖相環(PLL)技術,目前應用最為廣泛。這種合成方法使用的電路比直接式合成簡單,它是通過鑒相實現相位反饋控制從而實現頻率跟蹤的閉環系統。模擬鎖相環路附加相噪非常低,但電路復雜調試難度大。主要代表是脈沖取樣鎖相環路,用其制作的脈沖取樣鎖相介質振蕩器(PDRO)可在X波段以上實現接近直接倍頻相噪的小型化固定頻率源,在頻率低端(4GHz以下)通常使用脈沖取樣鎖相同軸介質腔振蕩器(PCRO)以實現小型化。    

二、頻率源的主要技術指標
    由于鎖相頻率源輸出信號在環路帶寬內的相噪主要受參考信號、鑒相器、分頻器以及分頻比影響,在環路帶寬以外主要取決于VCO相噪。鎖相式頻綜由于反饋電路固有的惰性,決定其鎖定速度較慢,其鎖定(頻率切換)速度跟環路帶寬、初始頻差有關。設計需從電路和空間結構等多方面充分考慮信號的隔離、屏蔽、交調、濾波等的具體要求,并根據頻率源的使用狀態進行精心的調試,才能制作出頻譜純凈、性能優良的頻率源。頻率源的使用者也需要清楚頻率源的主要技術指標并理解其含義,了解所用頻率源的基本實現原理,這樣才能提出最符合使用要求的頻率源技術指標,及時發現頻率源的潛在問題,減少在應用中出現問題頻率源的主要技術指標如下:
頻率或頻率范圍范圍:
指滿足各項技術指標的輸出信號頻率或頻率范圍,通常用起止頻率或中心頻率和帶寬來表示。
 頻率準確度
頻率源工作頻率偏離標稱頻率的程度,可以用絕對頻率誤差和相對誤差(如ppm)來表示。
 頻率步進:
頻率源兩個相鄰工作頻率之間的最小間隔。
頻率穩定度
長期穩定度 由于元器件的老化和性能變化以及環境條件改變導致的輸出頻率的慢變化(小時、日、年變化等),常用一定時間內頻率的相對變化量來表示。
短期穩定度 在較小的時間間隔內(通常是SmS量級)頻率源頻率的變化程度,常用阿倫方差來表征。
相位噪聲:
是短期穩定度指標的頻域表示,它可以看成是各種類型的隨機噪聲信號對相位的調制作用。從頻域表現來看,頻譜不再是一根離散的譜線,而帶有一定的寬度,用偏離中心頻率某頻率處單位帶寬內噪聲能量與中心頻率能量的比值表示,即信號頻域的單邊帶相位噪聲譜密度,通常表示為dBc/Hz,如-120dBc/[email protected]表示偏離載頻1kHz處單位帶寬(1Hz)范圍內噪聲能量與信號能量比為-120dBc
 雜波抑制(雜散):
指與輸出頻率不相干的無用頻率成分與載波電平的比值,以dBc表示。
鑒相泄漏:
鎖相頻率源中雜波的一種,其與主頻的間隔等于鑒相頻率。
 諧波抑制:
指與輸出頻率鄰近基波的諧波成分與輸出頻率電平的比值,以dBc表示。
頻率切換時間(跳頻時間):
指頻率源從當前穩定的工作頻率變化到另一指定的工作頻率,并且達到穩定工作條件(頻率誤差或相位誤差滿足一定要求)所需的時間。
輸出功率:
指給定條件下輸出信號功率的大小,可以用dBmmW表示。
功率平坦度(功率波動):
指輸出功率在工作頻率范圍內的變化量,通常以dB表示。

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