高性能直接式頻率合成器的小型化設計

常 進 席安安 薛子鵬 王 娜

(西安電子工程研究所 西安 710100)

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微波頻率源是微波電路中的關鍵部件，尤其在雷達、干擾對抗、微波成像等應用場景下，其性能指標尤為苛刻。寬頻帶、細步進、捷變頻、低相位噪聲、低雜散和小型化已經成為頻率綜合器的發展趨勢。

目前直接式頻率合成器主要應用基于DDS技術作為中頻頻標，并采用開關倍頻組件混頻實現射頻頻率，其中頻率源中大量使用LC、腔體濾波器、隔離器等大體積器件。雖實現高雜散及低相噪指標，但具有較大體積，在該方案基礎上不易進行小型化設計。另一種方案是采用PLL技術，實現微波頻標信號，再通過開關、分、倍頻技術實現寬帶信號源。由于采用PLL技術，因此信號跳頻時間長，難以應用在高速掃頻雷達中。

另外，考慮到一些特殊應用場景，需要頻率合成器具有小型化、輕量化的特點，這就需要我們進行一些特殊的設計。在國外，美國NI公司研制的PXle-5654系列模擬信號源，工作頻率覆蓋250kHz～20GHz，采用3U模塊架構，體積61mm×130 mm×214mm。以色列通用微波公司研制的MFS0218頻綜模塊，工作頻率覆蓋2～18GHz，體積152.4mm×152.4mm×27.9mm。在國內，成都菲斯洛克公司研制的DSY201820捷變頻頻率源，工作頻率覆蓋250kHz～20GHz，體積是200mm×150mm×30mm。以上這些成果在小型化和超寬帶上已經具備了一定的優勢，但是在某些指標如相位噪聲、雜散、跳頻時間各有不足。

基于以上應用需求，本文提出一種基于級聯混頻的頻率合成方法，在現有器件水平下，經過合適選型，結合MCM工藝進行直接式頻綜的小型化設計。該頻率合成器具有寬帶、細步進、捷變頻、低相位噪聲、低雜散和小型化的特點?！?br>