[实用新型]一种X波段超低相位噪声雷达频率源

说明书

本实用新型提供一种X波段超低相位噪声雷达频率源，包括参考源和倍频器，所述的参考源为恒温晶体振荡器，倍频器包括6.5倍倍频器和4级倍频器；所述的6.5倍倍频器包括射频放大器、中心频率为7倍参考源频率的第一带通滤波器、分频器、混频器和中心频率为7倍参考源频率的第二带通滤波器。本实用新型是一款小型化低功耗X波段超低相位噪声雷达频率源，输出频率为10.4GHz，幅度13dBm，相位噪声达到‑120dBc@1KHz、‑125dBc@10KHz、‑134dBc@100KHz、‑144dBc@1MHz、‑146dBc@10MHz。相位噪声逼近20lgN规律，远端则优于20lgN规律，整体性能优于当前业界最高水平。

技术领域

本实用新型涉及雷达频率源领域，特别涉及一种X波段超低相位噪声雷达频率源。

背景技术

微波频率源又称为微波频率综合器，是雷达、通信、电子对抗、微波测量仪器等电子系统的核心部件，其性能优劣直接影响到整个电子系统的总体性能。高性能雷达系统往往要求频率源具有宽频带、低相位噪声、高分辨率等性能指标。目前是德科技和罗德施瓦茨等大公司的频率源部件和产品代表了该领域的世界最高水平，例如是德科技的信号源产品在输出3～10GHz频率范围内，频率分辨率能达到1MHz，相位噪声指标达到-114dBc/Hz@10KHz；罗德施瓦茨SMW200A信号源产品，载波在10GHz、20GHz、40GHz情况下相位噪声指标分别达到-108dBc/Hz、-114dBc/Hz、-120dBc/Hz@10KHz。

频率源有自激振荡源和合成频率源两种实现方式，微波波段频率源由于频率较高且要求很高的频率稳定度，无法采用直接振荡形式生成，因此必须采用频率合成方式实现。频率合成技术包含直接模拟频率合成、间接频率合成(即锁相环频率合成技术)以及直接数字频率合成三种主要方式，目前通信和雷达系统中使用的频率综合器均采用这三种频率合成方式或者其组合和衍生方式。

直接频率合成技术是将一个或多个基准频率通过倍频、分频、混频等电路措施，完成对信号频率的加、减、乘、除运算，再由窄带滤波器选出所需的频率，最后经放大器放大输出。直接频率合成技术具有频率转换速度快，相位噪声低的优点，但是由于此结构中采用了大量的模拟器件，也造成其输出杂散分量多、结构复杂、可靠性差的缺点。

锁相频率源(PLL)具有频率稳定度高，寄生杂波小，频谱纯，相位噪声低等优点，一般锁相环频率源相位噪声可以满足大多数条件下的使用。由于半导体制造工艺和材料限制，目前最高端的锁相环芯片其100MHz鉴相相位噪声基底普遍在-146dBc～-153dBc@10KHz，采用这样的锁相芯片实现X波段信号其相位噪声约为-106dBc～-113dBc@10KHz，对于需要极低的相位噪声的大动态、高选择性的雷达系统来说，相位噪声距离技术指标要求仍有一定差距。

直接数字频率合成(DDS)技术采用数字处理与频率合成技术相结合方式，以高速参考源作为时钟读取正弦函数表幅值然后经过数模转换并滤波，得到参考时钟的某个分频频率，控制分频比即可输出到不同的信号频率。其主要优点是相位噪声低、分辨率小、频率转换速度快。

目前，微波频率源分别具有如下不足：

仪器类频率源体积、功耗和成本均很大，且对工作环境要求较高，不适用舰载以及航空航天环境中使用；

直接合成方式的频率源体积、功耗均较大，且相位噪声随倍频次数恶化导致远端相位噪声过大；

锁相环合成方式目前业界X波段信号源最低的相位噪声水平为-113dBc@10KHz，无法达到更高的相位噪声要求；

直接合成方式相位噪声恶化速度为20lgN，锁相环远端相位噪声取决于VCO，两者在1MHz偏移处的相位噪声均在-130dBc水平，不满足远端-140dBc的相位噪声技术要求。

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