微波频率源的研究与发展

摘 要：随着科技的进步，人们生活水平的提高，现在我们已经完全进入了电子信息时代。在这个电子信息时代中，有一样东西必不可少，那就是微波频率源，它是各种电子系统的核心部件，运用在电子通信的各个领域。尤其在近几年，随着人们对其深入的研究，微波频率源有了本质的发展。本文主要对微波频率源的概念、研究进展以及未来的发展进行了阐述，旨在在人们更加了解微波频率源。

关键词：微波频率源；研究；形式；发展

近些年来，微波频率源被广泛应用在雷达、通信、仪器仪表、空间电子设备等各个领域，微波频率源的好坏是评判上述物件的重要指标。随着数字通信技术的发展，微波频率源也得到了很大的发展，出现了各种形式的微波频率源。在这个电子通信遍布全球的背景下，如何更好的运用微波频率源也成为了一个重要的课题。

一、微波频率源的概念

微波频率源指的是通过非线性的有源器件和无源电路，把直流功率转换成稳定的RF正弦信号的部件。它的主要指标包括：微波频率源的工作频率、输出功率、调谐范围、谐杂波抑制度等。其中微波频率源的工作频率主要包括频率稳定度、负载牵引和相位噪声，频率稳定度的单位是ppm/℃，载牵引是指当振荡器和负载紧紧耦合时，震荡的频率会受负载的影响；输出功率主要有带内功率平坦度和输出功率电平；调谐范围使用调谐灵敏度来衡量的，单位是MHz/V。微波频率源现在主要被应用在雷达、通信、仪器仪表、空间电子设备、导航仪器等。

二、微波频率源的几种形式

（一）倍频式数字锁相合成方式

倍频式数字锁相合成方式是通过数字分频锁相的方法来产生频率可以灵活变化的的微波信号，然后将此信号倍频至所需的频率上。这种频率源的优点是：设置较为简单，仅需一个数字锁相环，就可以产生多点频率跳变，所需设备量少；但相应的缺点也比较明显，就是这种频率源的相位噪声指标一般不会做的很高，也就能达到-85dBc/Hz到-90dBc/Hz@1kHz.主要的原因是因为这种锁相方式是直接将一个微波频率源分频至几十MHz的中频上进行锁相，分频相对较大，除了在理论上回产生较大的相位噪声损失外，还会产生较大的附加相位噪声。

（二）混频式数字锁相合成方式

混频式数字锁相合成方式中，VOD的输出信号首先是通过混频器变频至某一较低的频率，然后再进行分频和锁相，这样做可以使分频次数大大减少，从而改善了输出信号的相位噪声。还有一种情况，为了精确置频VCO，保证环路的快速频率跳变，一般还需要增加一套实时快速测频和精确地进行频率补偿的软硬件电路。这种合成方式的优点是可以大大降低相位噪声，缺点就是电路比较复杂，相对技术难度比较大。

（三）多点晶振点频锁相频率合成器方式

多点晶振点频率锁相频率合成器是由若干个不同频率的锁相DRO振荡器组合而成的。其频率的跳变是通过切换多路PIN开关完成的。所以，这种方式的频率捷变的速度非常快，优于前两种形式。由于DRO振荡器的频率稳定度本身就比较高，加之用晶振倍频的高次谐波来锁定它，每个锁相环内程序分频器的分频次数可以设计的很小，所以锁相后的DRO输出信号一般相位噪声性能都很好，能达到-110 dBc/Hz@1kHz的量级，这是前两种合成方式所不能比拟的。当然了，它的缺点也比较明显，就是点频数和设备之间存在较大的矛盾，调频点越多，设备量就会成倍增加。基于这种情况，还有一种改进措施，就是考虑采用几个点频的晶振锁相DRO，然后再配一个VCO作频率捷变来缓解两者的矛盾，采用这种方法的话，频率合成器只能提供几个频点的优质信号，其余频点信号的质量则很一般。

（四）直接式频率合成器

直接式频率合成器就是采用阶跃倍频的方法产生一组晶振的高次谐波，作为粗跳变频率组。工作时用开关滤波器组挑选出一组粗跳变频率，然后再使用倍频器倍频到需要的波段。同时，再通过开关滤波器组选取任何一个需要的粗跳变频率，用分频器进行分频处理，产生一组细跳变频率组。靠开关矩阵的切换，挑选粗细条变频率，经过混频器混频，便可得到能够在一定带宽中均匀跳变的频点。这种合成器的优点是通过依靠滤波器的窄带性能，可以获得很低的信号相位噪声和杂散，而相对的跳变速度也很快。

三、微波频率源的发展

随着DDS技术的出现，频率合成器的方式也出现了很大进步。通过先进的DDS技术和数字锁相频率合成技术相结合，出现了很多好的频率合成器方案，从而较好的解决了数字锁相频率合成方案中存在的一些矛盾，提高了频率合成器的性能。这种方式由于融合了DDS频率分辨力高、跳频速度快的优点，不但解决了原数字锁相中频率分辨力与频率分辨次数、相位噪声的矛盾，还解决了分辨力与跳频速度之间的矛盾。

结语

随着科技的进步，相信微波频率源的应用会越来越广泛，其必将应用到电子通信的各个领域。所以，微波频率源的研究会是将来电子技术领域的一个重大课题，本文就微波频率源的概念以及其几种合成形式进行了阐述，旨在为以后微波频率源的研究提供一些帮助。

参考文献

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