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频率源技术


频率源技术

 

  频率源即频率合成器。它广泛应用于雷达、通信、电子对抗、遥感遥测及电子仪器领域。


  频率合成器是由一个或几个高稳定的参考频率,产生出所需频率的装置。它往往是电子设备的心脏。频率合成器的实现有只采用倍频、分频和混频手段的直接频率合成,锁相环(PLL)频率合成和直接数字频率合成(DDS)这三种基本方法。但在很多场合,一个频率合成器往往是这些基本方法的综合运用。

 

  相位噪声PhaseNoise:由于电路中的各种随机噪声信号对输出频率的调频/调相,使输出频率存在随机的瞬时抖动,即频率合成器有一个短期频率稳定度指标。该指标可以用阿仑方程表征,但测量不便。从频域来看,输出谱不再是单一谱线,而是在中心谱线两侧有一个噪声谱的边带。噪声边带能量越大,意味着短期频率稳定度越低,相位噪声即频率源短期频率稳定度的频域表征。相位噪声最方便的测试方法即输出频率的功率与距离该频率的某处的单边带1Hz带宽内的噪声能量之比。相位噪声很容易从频谱仪上测量,其单位为dBc/Hz@kHz。

 

  输出频率范围:AvailableFrequency频率合成器在满足技术指标条件下能产生出的频率范围,以下采用微波频段常用的划分来指明工作频率,而所列出的技术指标一般指在本频段中心频附近的指标。

频段符号

Symbol of Waveband

VHF

P

L

S

C

X

Ku

频率区间

Waveband Range

GHz

0.01~

0.225

0.225~

0.39

0.39~

1.55

1.55~3.9

3.9~6.2

6.2~10.9

10.9~18

中心频率

Centre Frequency

GHz

0.1

0.3

1

2.7



 

 

 

 

跳频间隔StepSize:跳频间隔又称步长频率分辨率该指标是指跳频源的相邻两频点的间隔。

 

  频率漂移TemperatureStabilityandAgingRate:由于温度变化及器件老化等因素影响。输出频率会发生较慢的变化,即频率合成器有长期频率稳定度指标,俗称频率漂移。频率漂移分为温漂时漂,频率温漂用工作温度范围内频率的相对变化率表示,单位为ppm(10-6),常用的频率时漂指标之一为一年内频率的相对变化率。实际上,以上频率温漂和时漂指标均由频率合成器中的参考频率的温度漂移指标和老化率 决定。


   频率合成产品其频率温漂大致可分为以下 4 个等级。用户可根据需要提出要求。

级别 Level

温漂 T emperature Stability ( ppm )

± ( 20~100 )

± ( 1~5 )

± ( 0.1~0.5 )

<0.01

较大工作温度范围 Temperature Range

-40~+85℃

-55~+85℃

-55~+85℃

-10~+70℃



 

 

 

 

  频率合成器的时漂(年老化率)一般在( 1~2 ) ppm/ 年以下。

 

  跳频时间 Settling Time: 跳频时间又称为调谐时间,指跳频源从任一输出频率改变到另一输出频率,在一定的频率误差要求下,所需的较大时间。 DDS 频率源的跳频时间可做到 μs 量级(包括频率控制码格式转换的时间在内),而 PLL 频率源的跳频时间一般都在数十 μs 以上。

杂散抑制SpurSuppression:杂散一般指不包括输出频率谐波的其它寄生输出频率。杂散抑制指标可以用输出频点的功率与指定频率区间的较大杂散谱功率之比来表示,其单位为dBc。对PLL跳频源而言,总是存在着跳频时间与杂散抑制指标的相互制约。这是因为PLL内的环路滤波器带宽越窄,杂散抑制指标越高,但跳频时间也会加长。对DDS频率源而言,输出谱越宽,杂散抑制指标越差。

 
   谐波抑制 harmonic Suppression: 谐波抑制是指输出基波功率与其最大谐波功率之比。单位为dBc。由于谐波只反映输出信号的波形,且谐波频率往往远离系统工作带宽,所以该指标有时不作过高要求。

  

   输出功率及功率波动PowerOutputandFlatness:微波输出功率一般用dBm表示。频率源产品一般为小功率(0~10dBm)输出。但也可按用户要求提供大功率输出。输出功率受温度影响较大,产品的输出功率波动一般为±1dBm。
 

  跳频方式 Programming: 频率源的跳频方式一般为并口送数,也可按用户要求提供串口送数或其他接口。

  负载牵引 Load Pulling: 指频率源输出对负载变化的敏感程度。对自由振荡频率源,负载牵引会造成输出频率的变化,即所谓频率牵引,对锁相调制源,负载牵引往往引起输出端口畸变。以下频率源产品均经无源或有源隔离器输出。典型负载为 50Ω ( VSWR<1.5 ),但对其它负载仍能正常工作。

  输出口隔离度Isolation: 当频率源有两个以上的输出口时,需要考察端口之间的隔离度。A端口对B端口的隔离度指A 端口输出功率与 B 端口泄漏功率之比。以下能做到隔离度指标如下:

频段 Waveband

VHF

P

L

S

C

X

Ku

隔离度

Isolation

( dBc )

75

75

70

70

60

50

50



 

 

 

 



 

 

 

 

 



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