频率范围为 4 ～ 16 GHz , 步进为 1 MHz 超宽带频率合成器应用于宽带接收机中作本振源 。由于综合器的相噪 、杂散直接影响接收机的动态范围 、倒易混频 、灵敏度等指标 ,所以这 2 项指标是综合器的关键指标 。由于输出频率非常高 , 采用单环锁相环实现低相噪指标是不可能的 。因为步进只有 1 MHz , 输出 16 GHz 时分频比 N =16 000 ,相位噪声恶化20 lgN =84 dB ,不能满足接收机所要求的指标 。只有尽可能减小分频比 ,以及采用低噪声器件 ,才能实现低相噪输出 。选择了类似于双环的混频式锁相环方案 , 并采用了梳妆谱发生器代替传统的大步进锁相环 , 减少了环路所带来的额外相位噪声 , 最终实现了合成器低相噪指标要求 。通过在混频环的混频输出后加可变分频器 ,实现了小步进输出 。

实现方案

合成器输出频率范围非常宽 , 达到 4 倍频程 。在这么宽的频率范围内单段很难实现 , 所以采用分2 段输出 。在低段 4 ～ 8 GHz 的倍频程频率范围内采用混频式锁相环方案实现 。高段 8 ～ 16 GHz 的频率范围通过低段 4 ～ 8 GHz 二倍频实现 。其整个实现方案如图 1 所示 。由于高段是通过低段倍频实现 ,高段步进为 1 MHz 时 , 则低段步进为 0. 5 MHz 。与传统的三环方案相比较 , 该方案简单许多 ,较好地解决了小步进及低分频比之间的矛盾 。低段的混频式锁相环部分是整个方案的核心部分 。混频式锁相环方案主要有晶振 、梳状谱发生器 、混频环3 部分组成 。混频环输出和梳状谱输出混频滤波后再分频输出与晶振分频输出鉴相 , 使环路输出最终锁定在所要求的频率 。

选用 100 MHz 超低相噪恒温晶体振荡器 , 其典型相位噪声指标 为 : -130 dBc/Hz (@100 Hz ) ,-145 dBc/Hz( @1 kHz) , -155 dBc/Hz ( @10 kHz) 。梳状谱发生器采用阶跃恢复二极管实现倍频 , 步进为 200 MHz ,其最大倍频次数只有 78 。由于频率太高 ,受现有器件的限制 ,单环锁相环不容易实现大步进输出 ,而且还会引入额外的相位噪声 ,所以采用倍频方案更合适 。混频环部分的环内最大分频比虽然为 400 , 但是由于采用了超低相噪的鉴相器 ,所以输出仍然可以保证低相噪指标 , 同时又实现了小步进指标 。