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宽带低相噪双核压控振荡器

微波学报 2023年第6期39卷 80-84页

作者：廖一龙张浩南京电子技术研究所南京210039 南京美辰微电子有限公司南京210039

基于同相耦合拓扑结构,分析并设计了一款双核压控振荡器(VCO)。该电路通过将两个相同VCO核的输出同相相连,实现了在不降低谐振腔Q值和输出信号幅度的前提下,将谐振腔的有效电感值减小一半,从而降低了输出信号的相位噪声。该芯片采用TPS ... 详细信息

基于同相耦合拓扑结构,分析并设计了一款双核压控振荡器(VCO)。该电路通过将两个相同VCO核的输出同相相连,实现了在不降低谐振腔Q值和输出信号幅度的前提下,将谐振腔的有效电感值减小一半,从而降低了输出信号的相位噪声。该芯片采用TPS 65 nm RFSOI CMOS工艺制造,包括焊盘在内的芯片面积为1.04 mm~2。测试结果表明,该VCO可以在8.600~12.148 GHz (34.2%)的宽频带范围内连续工作,并在8.841 GHz处测试的相位噪声为-108.63 dBc/Hz@1 MHz。当电源电压为1.2 V且不考虑测试缓冲器时,该双核VCO消耗电流为9.2~11.1 m A,对应含调谐范围的优值(FOM_T)为-183.39~-187.13 d Bc/Hz。

关键词：双核压控振荡器同相耦合拓扑结构低相噪宽频带

小型化低相噪星载铷原子频标研制及其性能分析

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仪器仪表学报 2021年第6期42卷 20-28页

作者：王剑祥崔敬忠王世伟张俊刘志栋中国空间技术研究院兰州空间技术物理研究所兰州730000

随着我国天地一体化通信网络的建设,采用微小卫星作为天基平台,与地面站相互配合,可实现信号的全球覆盖和高速传输。新的通信方式对时钟的稳定性和精确性提出了更高的需求,采用晶振已无法满足。针对这种需求,结合铷原子频标具有较好的... 详细信息

随着我国天地一体化通信网络的建设,采用微小卫星作为天基平台,与地面站相互配合,可实现信号的全球覆盖和高速传输。新的通信方式对时钟的稳定性和精确性提出了更高的需求,采用晶振已无法满足。针对这种需求,结合铷原子频标具有较好的短期频率稳定度的特点,采用微波锁相倍频、数字频率综合以及TE011模式磁控管腔等技术,对星载铷原子频标进行了小型化设计,并扩展了铷原子频标的100 MHz锁相输出功能。性能分析表明,所研制的小型化低相噪星载铷原子频标具有稳定度高、相噪低、工作温度范围宽的特点。产品重量1.8 kg,稳态功耗22 W,100 MHz信号频率稳定度σy(τ)≤3×10^(-12)τ^(-1/2)(1 s≤τ≤10000 s),远端相噪-162 dBc/Hz(@1 MHz),能够长期在轨稳定运行,可作为通信卫星载荷的时钟源。

关键词：铷原子频标小型化低相噪星载

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低相噪捷变频毫米波频率源的研制

固体电子学研究与进展 2016年第4期36卷 274-278页

作者：徐建华陈静丁海春南京电子器件研究所南京210016

基于整数和小数分频锁相原理,采用双锁相源+混频方案,实现了一种可用于毫米波雷达系统的低相噪、小步进、捷变频毫米波频率源。实测结果表明:该频率源产品在31.0~32.5GHz频带范围内,相位噪声可达-90dBc/Hz@1kHz,跳频时间小于10μs,跳频... 详细信息

基于整数和小数分频锁相原理,采用双锁相源+混频方案,实现了一种可用于毫米波雷达系统的低相噪、小步进、捷变频毫米波频率源。实测结果表明:该频率源产品在31.0~32.5GHz频带范围内,相位噪声可达-90dBc/Hz@1kHz,跳频时间小于10μs,跳频步进100kHz,最低杂散抑制低于-60dBc。

关键词：低相噪小步进捷变频毫米波

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低相噪高隔离相参频率源研制

微波学报 2017年第S1期33卷 133-135页

作者：郑梦远孟亚彤席晟尧南京誉葆科技有限公司南京210042

介绍了一种低相噪高隔离的相参频率源装置,主要功能为在70mm×80mm×18mm的体积下产生高稳定低相噪接收本振信号和与其相参的激励信号。该装置采用推-推式介质振荡器结合抗振动设计实现了振动状态下高稳定低相噪本振源;采用HFSS仿真高... 详细信息

介绍了一种低相噪高隔离的相参频率源装置,主要功能为在70mm×80mm×18mm的体积下产生高稳定低相噪接收本振信号和与其相参的激励信号。该装置采用推-推式介质振荡器结合抗振动设计实现了振动状态下高稳定低相噪本振源;采用HFSS仿真高矩形系数的滤波器实现相参激励信号的高本振抑制。实测Ku波段随机振动下相参激励信号相位噪声≤-105dBc/Hz@10kHz,相参激励端口本振信号抑制≥45dB,接收本振端口的相参激励信号泄露≤-90dBm。

关键词： Ku波段相参频率源低相噪抗振动高隔离小体积

低相噪自适应带宽小数分频锁相环的研究与实现

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低相噪自适应带宽小数分频锁相环的研究与实现

作者：谢雷国防科技大学

学位级别：硕士

随着集成电路行业的飞速发展,芯片设计趋向大规模、高集成度、高通用性,宽输出频率范围、抗PVT干扰、低抖动PLL是IC集成发展的趋势,这对时钟信号的质量提出了更严苛的要求。小数PLL是无线通信系统、快速跳频系统的主流结构,由于自身结... 详细信息

随着集成电路行业的飞速发展,芯片设计趋向大规模、高集成度、高通用性,宽输出频率范围、抗PVT干扰、低抖动PLL是IC集成发展的趋势,这对时钟信号的质量提出了更严苛的要求。小数PLL是无线通信系统、快速跳频系统的主流结构,由于自身结构的限制,小数PLL会引入额外的量化噪声,如果抑制不佳,会极大的影响输出信号的纯净度,导致芯片性能下降甚至出现逻辑错误,如何保证小数PLL高通用性的前提下,抑制和消除量化噪声成为重难点。本文关注的重点是小数PLL的抖动性能与输出频率范围,通过量化噪声补偿技术,提升PLL的相噪性能,采用自适应带宽技术,拓展输出频率范围,增强环路稳定性。本文围绕这两个重点,开展了如下的研究工作:(1)设计了一种基于自偏置结构的有源环路滤波器。实现了PLL带宽跟随参考频率变化,阻尼因子与参考频率无关、与分频系数呈弱相关,保证了宽频输出和系统稳定性。分析环路带宽和阻尼因子与参考频率及分频系数的联系,讨论不同结构的优缺点。(2)设计了一款5bit DAC噪声补偿电路。重点研究了ΔΣ调制器的工作原理,针对ΔΣ调制器引入的量化噪声,研究了基于DAC的噪声补偿技术,评估了不同位数DAC的补偿效果,实现了一款低相噪自适应带宽的小数PLL。(3)优化了PLL环路的线性度。针对小数PLL对环路线性度要求非常高的特点,通过引入特定延迟,实现了一款低失配、高线性度的电荷泵;设计了启动电路及锁定加速电路,可以有效的缩短PLL的锁定时间。在28nm CMOS工艺下完成了PLL芯片设计,芯片面积小于0.06mm,输入范围为1～1200MHz,输出范围为800～3000MHz,芯片仿真结果显示:PLL在设定的输出频率范围内均能正常工作,距离载波1MHz频率偏移处的相位噪声不超过-98d Bc/Hz,同时在不同频率下保持了良好抖动一致性。

关键词：小数PLL 自适应带宽低相噪量化噪声补偿

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低相噪基准信号模块设计

现代导航 2022年第1期13卷 75-78页

作者：王新浪中国电子科技集团公司第二十研究所西安710068

针对一种应用于跟踪雷达的基准信号模块低相噪设计的关键因素,进行了设计、分析与计算,给出了分析思路以及实物测试结果。经测试,模块输出信号4.2 GHz的相位噪声为-128.6 dBc/Hz@1 kHz,12.9 GHz的相位噪声为-121.6 dBc/Hz@1 kHz,目前,... 详细信息

针对一种应用于跟踪雷达的基准信号模块低相噪设计的关键因素,进行了设计、分析与计算,给出了分析思路以及实物测试结果。经测试,模块输出信号4.2 GHz的相位噪声为-128.6 dBc/Hz@1 kHz,12.9 GHz的相位噪声为-121.6 dBc/Hz@1 kHz,目前,该模块已在跟踪雷达中得到了良好的应用。

关键词：雷达低相噪基准信号

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捷变频、低相噪射频通道的设计与实现

捷变频、低相噪射频通道的设计与实现

作者：徐杰哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

射频通道是雷达系统中微波信号的传输通道,是雷达系统中微波信号产生、转换的主要单元。随着现代雷达技术的快速发展,射频通道的体积越来越小,集成度也越来越高,在这种情况下,保持射频通道的高性能综合设计尤为重要。通常情况下,雷达系... 详细信息

射频通道是雷达系统中微波信号的传输通道,是雷达系统中微波信号产生、转换的主要单元。随着现代雷达技术的快速发展,射频通道的体积越来越小,集成度也越来越高,在这种情况下,保持射频通道的高性能综合设计尤为重要。通常情况下,雷达系统中的射频通道主要由频率综合、接收通道和发射通道组成。随着射频通道的快速发展,接收通道和发射通道的设计水平和工艺水平已非常成熟;而频率综合作为射频通道的“心脏”,其性能直接影响接收通道和发射通道的信号质量,从而影响整机系统的技战术指标。比如,收发信号的频率切换时间、相位噪声和杂散抑制等这些重要指标均取决于频率综合输出信号的质量,因此,经过多年技术水平的迭代,频率综合的捷变频、低相噪乃至于低杂散设计仍然是射频通道整个设计方案的重点。此外,随着近年来国际贸易形式的影响,国内雷达系统已逐步向国产化方向发展。与同类型成熟应用的进口元器件相比,国产化元器件因起步较晚和工艺、设计的差异性,其性能并不能完全覆盖原有器件的水平,经过行业了解,射频通道的频率综合部分采用国产器件的验证经验较少。因此,通过对射频通道核心电路的国产化验证,实现射频通道的捷变频、低相噪及低杂散等高指标,是本课题的研究方向。本文就是在上述背景下,开展的课题研究,通过对一款X波段小型化多通道射频通道的方案分析,开展了详细设计工作,对核心电路采用了国产元器件,并进行了攻关验证,对射频通道实物进行了测试验证,最终取得了满足整机系统要求的技术指标。通过综合分析,该射频通道的性能与同类其他产品相当,基本达到了设计预期。本文以当前较为广泛应用的DDS直接数字频率合成技术为核心,同步采用了直接倍频相结合的技术方案,研制成功了一款1GHz带宽、四收两发的X波段射频通道组合,该射频通道包含频率综合、接收和发射通道。本文主要的研究进展包括:(1)根据项目需求牵引,提出射频通道的设计期望,包含了外形结构、机械接口、技术指标、环境适应性等要求;(2)根据整机系统分解的技术要求,对射频通道进行总体方案论证与设计。根据工作频率和带宽,论证收发通道需要采用两次频率搬移;根据小于2us的捷变频要求,结合X波段1GHz工作带宽及步进频率,提出了采用国产化DDS直接数字合成,以国产化现场可编程逻辑器件并行控制的方式实现频率的快速跳变;采用直接倍频的方案,产生的信号与DDS信号相混频从而产生低相噪高本振信号。(3)两个重要电路的设计与验证:DDS电路:使用振芯科技生产的GM4912C芯片,使用深圳国微生产的FPGA现场可编程逻辑器件SMQ2V1000FG256进行软件写入和控制;为获得较低的杂散抑制,通过试验,DDS参考时钟选用3600MHz;直接倍频电路:使用梳状谱发生器,产生时钟信号的高次阶跃信号,通过功分滤波,得到需要的三个倍频信号,再进行四倍频,分别产生10240MHz、10560MHz和10880MHz三个高频信号,分时输出;(4)进行射频通道分功能、分部件级的工程设计。(5)进行频综部分、收发通道部分的实物测试调试及验证综上,本文根据射频通道的发展趋势和使用背景,围绕射频通道的捷变频、低相噪等重要指标开展方案论证,在核心电路采用国产器件的情况下,进行详细设计论证、实物测试和开发验证工作,从而解决捷变频、低相噪等指标在应用国产器件的情况下的实现难题。

关键词：国产化高性能 DDS 捷变频低相噪

基于氟化镁微腔孤子光频梳的低相噪微波信号产生

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光学学报 2022年第20期42卷 49-54页

作者：戴键李鑫敏刘安妮候迎港徐坤北京邮电大学电子工程学院北京100876 北京邮电大学信息光子学与光通信国家重点实验室北京100876

集成化和低相噪是微波信号源发展的必然趋势和实用化基础,高相干微腔孤子光频梳拍频为新型的集成低相噪微波信号产生提供了有效技术途径。基于高品质氟化镁晶体微盘腔实现了孤子锁模光频梳的稳定生成与相干拍频,最终得到频率为15.38 GH... 详细信息

集成化和低相噪是微波信号源发展的必然趋势和实用化基础,高相干微腔孤子光频梳拍频为新型的集成低相噪微波信号产生提供了有效技术途径。基于高品质氟化镁晶体微盘腔实现了孤子锁模光频梳的稳定生成与相干拍频,最终得到频率为15.38 GHz的低相噪微波信号,其相位噪声水平达到-120 dBc/Hz@10 kHz,表现出小型化和低相噪的应用优势,有望成为未来集成化高性能微波信号源发展的重要技术支撑。

关键词：信号处理氟化镁晶体微腔孤子光频梳微波信号产生低相噪集成化

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低杂散、低相噪的电荷泵锁相环设计

固体电子学研究与进展 2021年第4期41卷 285-290页

作者：蒲明臻赵宏亮鲜卓霖廖奎旭孙宝琛李旺辽宁大学物理学院沈阳110000 成都振芯科技股份有限公司成都610000

基于华虹0.18μm SiGe BiCMOS工艺设计了一款低杂散、低相噪的电荷泵锁相环频率合成器芯片,其最高工作频率为400 MHz,射频输入频率范围为5~400 MHz,输入参考信号频率范围为20~300 MHz。本设计通过外接低通滤波器、压控振荡器,可实现完... 详细信息

基于华虹0.18μm SiGe BiCMOS工艺设计了一款低杂散、低相噪的电荷泵锁相环频率合成器芯片,其最高工作频率为400 MHz,射频输入频率范围为5~400 MHz,输入参考信号频率范围为20~300 MHz。本设计通过外接低通滤波器、压控振荡器,可实现完整的锁相环,如果把R/N分频都设置为"1",芯片也可以单独当作电荷泵和鉴频鉴相器。芯片测试结果为:归一化相位噪声基底(噪声优值)为-228 dBc/Hz,电流源与电流沉失配小于2%,参考杂散为-107.6 dBc,带内噪声为-115 dBc/Hz@10 kHz。

关键词：锁相环电荷泵低相噪低杂散