基于DDS+PLL的X―Band信號源設計

摘要：將DDS和PLL技術(shù)結合起來(lái)，采用DDS直接激勵PLL的混合頻率合成方案完成了X波段微波變頻信號源的設計，一定程度上解決了頻率分辨率、頻率轉換速度和相位噪聲的問(wèn)題，并完成了實(shí)機研制、系統聯(lián)調試驗和測試。結果表明，輸出信號的頻譜和相噪特性良好，達到了預期的要求。
關(guān)鍵詞：頻率合成；直接數字頻率合成；鎖相環(huán)；相位噪聲

0 引言
在雷達型制導導彈的研制和生產(chǎn)過(guò)程中，對微波接收機的性能指標進(jìn)行調試和檢測是一個(gè)重要環(huán)節。為了實(shí)現某型雷達制導導彈微波接收機的自動(dòng)測試，需要一種專(zhuān)用測試系統。X波段微波變頻源是該系統的重要組成部分，是決定測試系統性能的關(guān)鍵設備之一。該頻率源要能夠提供相干的信號源、本振源和鏡頻源，用來(lái)模擬空中目標回波信號，為雷達導引頭中微波接收機的技術(shù)指標測試以及性能研制提供必要條件。
隨著(zhù)現代電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，低相位噪聲、高頻譜純度、高捷變速率和高頻率分辨率的頻率合成器已經(jīng)成為頻率合成技術(shù)發(fā)展的主要趨勢，直接數字頻率合成(DDS)和鎖相環(huán)頻率合成(PLL)技術(shù)已成為頻率合成技術(shù)發(fā)展的主流方向。本文提出一種以DDS激勵PLL方式實(shí)現X波段微波變頻源的方案，具有高度的集成性，降低了硬件的復雜程度，提高了系統的整機性能，滿(mǎn)足了測試系統的需求。

1 功能和設計要求
1．1 微波源的主要功能
X波段專(zhuān)用微波源主要模擬空中目標回波信號即探測信號、鏡頻信號和導彈發(fā)射機本振信號，能夠在控制計算機的控制下，在1 GHz通帶內選擇201個(gè)點(diǎn)頻進(jìn)行變頻，微波信號源在測試系統中的構成見(jiàn)圖1。

1．2 輸出信號要求
微波信號源提供X波段主通道微波前端組件測試所需的相干本振信號、探測信號、鏡頻信號，每種信號在300 MHz通帶內頻率可變，具體指標：
頻率及帶寬相關(guān)參數：
(1)信號FS1：f0-fI±150 MHz；
(2)本振fL：f0±150 MHz；
(3)鏡頻FS2：f0+fI±150 MHz；
(4)中頻fI：(28±0．5)MHz；
(5)信號源、本振源、鏡頻源頻率準確度：≤±5 MHz；
(6)信號源、本振源、鏡頻源頻率漂移：≤±5 MHz／4h；
相位噪聲：≤-80 dBc／Hz／10 kHz；
雜波抑制：≤-60dB／(300 MHz帶寬內)；
輸出功率：18～22 dBm。

2 設計思路和具體方案
頻率合成的實(shí)現方法主要有3種，即直接頻率合成(DFS)、鎖相環(huán)頻率合成(PLL)和直接數字頻率合成(DDS)。其中，DFS技術(shù)以其結構復雜，成本高，體積大，而很少使用。DDS具備頻率分辨率高，可編程控制特性，并且頻率切換速度快，相位噪聲低，但是由于其全數字結構，輸出頻譜質(zhì)量差，輸出頻率也較低。PLL具有輸出頻率高，寄生噪聲和雜波低的特點(diǎn)，但是其頻率切換速度慢，而且頻率分辨率低。為了克服兩者的缺點(diǎn)，人們將兩種技術(shù)結合起來(lái)，提出多種DDS和PLL相結合的混合頻率合成方案。其中，DDS直接激勵PLL方案是最基本的混合頻率合成方案，其結構簡(jiǎn)單，容易實(shí)現。所以X波段微波信號源采用了DDS+PLL混合式頻率合成方案。
該方案的工作模式是把DDS的輸出頻率作為PLL的參考頻率，通過(guò)控制改變DDS的頻率控制字或PLL中可編程分頻器的分頻比，達到系統跳頻的目的。它利用高的鑒相頻率提高PLL的頻率切換速度，并且利用DDS的高頻分辨率來(lái)保證頻率間隔，同時(shí)PLL的帶通作用可以很好地抑制DDS輸出頻譜中的部分雜散，實(shí)現了DDS和PLL的優(yōu)勢互補。