低噪声特高频频率源

引言在通信和雷达方面应用的频率源,有时要求它提供的特高频和超高频信号只具有适中的长期频率稳定度,但是,在规定的 f频带内要有很低的￡(f)。关于达到积分相位噪声要求的细节,以及达到为满足系统性能特性而有时容许￡(f)具有的几种可能形状的细节,不是本文要探讨的范围。     

改善了短期频率稳定度的两级自限幅串联谐振石英晶体振荡噐

提出了普通石英晶体振荡器中采用的晶体管主振级的简化模型。考察这种模型和相应的噪声源,可解释几种广泛应用的自限幅石英晶体振荡器的输出频谱中所观察到的差别。介绍了一种特殊设计的自限幅石英晶体振荡器电路,这种电路同时具有改善振荡器短期频率稳定度和相位稳定度所需的三个重要电路特性:大的振荡器的谐振器有载 Q 值,1/f 相应起伏噪声的适当抑制,以及振荡器信噪比的改善。已制造了利用高质量三次泛音5兆赫 AT 和 BT 切割石英谐振器的几种振荡器样机。利用普通的锁相法和取样法测量振荡器的短期频率稳定度,结果证明此振荡器的短期频率稳定度比通常的自限幅振荡器显著改善。     

《电讯技术》专题资料《时间频率技术》题要（十）

锁相铷原子频标（王正忠） 铷原子频标具有高的频率准确度和良好的长期稳定度，而压控晶体振荡器具有高的短期稳定度和低相位噪声特性。利用锁相技术，可使两者优良性能有机结合，输出既具有原子频标的高频率准确度和良好长期稳定性，又具有晶振的高瞬稳和低相位噪声的频标信号。     

多普勒雷达的短期稳定度:要求、测量和技术

短期频率稳定度是影响多普勒雷达分辨力和作用距离的主要参数。本文叙述工作于恶劣的振动和声响环境中的典型航空多普勒雷达系统和电路要求。由于多普达雷达用窄频带接收机检测比杂乱回波还弱的目标的多普勒频移回波,这就使它具有对短期稳定度有要求的特点。系统短期稳定度的要求由以下两点确定: ①目标回波线宽直接影响灵敏度和速度分辨力;它决定了最小的可用的滤波器带宽。②在杂乱回波上出现的发射机和接收机本机振荡器噪声边带决定了最大可能的副杂乱回波能见度。多普勒雷达短期稳定度是按线宽和频谱规定的。根据系统的要求推导了对振荡器和晶体的要求。本文叙述了在静止的和环境条件下线宽和频谱纯度的测量,并且研究了石英晶体的振动特性。     

宇宙通信和跟踪系统的频率稳定度要求

宇宙通信和跟踪系统对稳定的频率源提出了严格的要求。“闪烁”(1/f)噪声和环境变化是影响典型的宇宙系统性能的振荡器的两个不稳定因素。列出了几种系统的例子以及各个系统对频率源的要求。依据具体试验,地球卫星系统对稳定度的要求在数秒到数小时时间内为10~(-10)。典型系统要求S波段12赫带宽接收机内的相位噪声小于5°均方根值。以宇宙飞行器应答机为例,在10赫到10千赫,峰值为3g的振动下,其相位噪声应低于45°峰峰值。     

频率稳定度的表征:传递函数法及其经由滤除相位噪声在测量中的应用

优质信号源的频率稳定度在傅里叶频域中用相对瞬时频偏y(t)的谱密度Sy(f)来表征,而在时域中用阿仑方差σ_y~R(τ)来表征。用于估计这参数的两种熟知的测量装置分别是模拟式频谱分析仪和数字式电子计数器。对σ_y~2(τ)和Sy(f)之间的关系式结构的详细分析表明,即使在时域中没有相应的测量序列时,也可用傅里叶频域中它的传递函数来定义一个方差,即时域的测度。于是定义了两神不同的方差,它们对白相噪声和闪相噪声具有不同的特性。这些方差之中有一种方差是阿仑方差的一种估值。在相位捡波器的输出端适当地滤除相位噪声就可以测得这些万差。     

频率稳定度测量综述

一、前言关于频率稳定度的概念、定义和测量,在六十年代以前是很混乱的。其后,随着高稳定振荡器在精密仪器、雷达和空间技术等方面的应用和计时系统的要求,才重视稳定度的问题。如以时间或以频率为基准的系统,其精度基本上由参考振荡器或时间发生器的稳定度决定。又如直接频率合成器对幅度变化并不敏感,而对调相边带特别敏感。美国IEEE于1970年集中了关于频稳定义的意见,大致给出了美国的结论,我国在1976年2月和1977年12月分别通过了各类频标的频率稳定度的表征,明确规定采用阿仑方差作为频稳的时域表征量,对原子频标还建议采用相对频率起伏谱密度作为频稳的频域表征量。     

800 MHz射频频率合成器的设计及相位噪声性能分析

介绍了3．5GHz宽带无线固定接入系统射频接收机中800MHz频率合成器的设计，讨论了环路滤波器以及压控振荡器等环路部件对频率合成器输出信号相位噪声性能的影响，提出了低相位噪声频率合成器的设计方法。最后结合实际系统分析了本振信号相位噪声对基带接收机16QAM解调误码性能的影响，并给出计算机仿真的结果。     

脉冲调制行波管电源 把射频相位不稳定性和高压贮能降到最小值的技术

功率微波电子管电极上的波纹电压,限制了动目标显示雷达系统的性能。当雷达采用不同的脉冲重复频率时,由于负载工作状态的变化,脉冲波纹增大。作为行波管功率放大器,阴极到管壳间电压的变化引起发射波形的相位调制和振幅调制,而动目标显示性能的降低主要原因就是相位调制。△φ(t)=K_φ△V_k(t),其中K_φ是行波管的阴极相位灵敏度,△V_k(t)是阴极电压的变化量。以加大高压电容数值的方法减少△V_k(t)是可能的,但是这样处理贮能也随之增大。串联调节器是另一种可选用的方法,但这意味着电路更加复杂,导致可靠性的降低,而且设计更费力。本文叙述高压电源的组成。它可以解决限制高压贮能问题。     

低噪声100MHz晶体振荡器的设计考虑

本文通过对晶体振荡器内部噪声及噪声与短期频率稳定度关系的分析,利用幂律频谱密度的阿仑方差估算晶振的毫秒级短稳。提出晶振电路低噪声设计的主要原则,给出100MH_z晶振短稳主要指标。     

关于频标频率起伏的理论与测量的一些情况

有三种造成精密晶体振荡器频率起伏的噪声根源:振荡器的热噪声:辅助电路如自动增益控制等所引起的附加噪声;晶体自身的频率起伏以及与晶体有关的电抗元件的变化,它产生幕律谱密度为f(-?)型的频率起伏。微波激射器受前两美或许还有第三类噪声的影响。按照取平均对间的测量讨论了这几种嗓声源对频率起伏的影响。f~(-1)型的谱密度导致了与测童时间长度有关的结果。分析了有限观测时间的影响。讨论了带有伺服控制振荡器的无源和有源原子频标的特征。伺服时间常数的选择影响观测到的作为平均时间函数的频率起伏,对于给定的晶振和原于参考,必须通过选择获得最好的性能。把寻常处理随机倍号的方去,即方差、自相关以及谱密度应用于振荡嚣频率及相位起伏的特珠情形,以获得表征振荡器频率稳定度有意义的判据。文中阐述了这些关系。     

一种雷达频率源的简易设计方法

针对传统多功能雷达频率源方案复杂、体积大、成本高的缺点,提出了一种雷达频率源的简易设计方法。该方法基于高频主振分频的频率合成方案,并通过信号频率的组合设计进一步简化了电路形式,成功实现了某型雷达所需的线性调频激励源、捷变频本振源、多普勒模拟源、采样时钟等多路信号的输出,X频段信号相位噪声达-106 dBc/Hz@1 kHz和-114 dBc/Hz@10 kHz,跳频时间小于2 ??s,性能指标与采用直接频率合成实现的雷达频率源相当。     

谱密度的分析 信号稳定度的频域规范和测量

频域稳定度通常是通过谱密度来说明的。谱密度概念是简单而非常有用的,但在应用中必须小心。有若干不同但关系密切的谱密度,它们切合于信号的频率、相位、周期、振幅以及功率等的稳定度的规范和测量。本评述中将对一些有用的谱密度作扼要的指导性的叙述。叙述中包括(a)相位、(b)频率、(c)相对频率,(d)振幅,(e)时间间隔,(f)角频率以及(g)电压等的起伏的谱密度。还包括了射频功率的谱密度及其两个归一化成份,即草写的(f)和草写的 m(f),分别为相位调制和振幅调制部分。列出了这些不同谱密度中某些简单而常用的关系式。建议采用单边谱密度。阐述了与双边谱密度的关系式。讨论了这相关谱密度、与时间有关的谱密度的谱密度,以及平滑谱密度的概念。     

本振相位噪声对接收机性能的影响

针对工程中本振相位噪声对接收机的影响常难以估量的问题,提出利用等效相位白噪声谱密 度进行评估的方法。通过分析相位噪声的产生及其对剩余误码率和动态范围的影响机理,仿 真了不同相位噪声对误码率的影响程度。通过仿真结果可知：相位噪声对接收机性能具有重 要的影响,工程中应针对不同的应用场合要求合理的相位噪声指标。     

一种W频段频率步进雷达频率源的相位补偿方法

介绍了频率步进雷达信号实现距离高分辨的工作原理。针对采用步进频信号的某W频 段末制导雷达在系统调试过程中,由于频率源本振和激励源不同频点的相位差不同造成距离 像畸变的情况,分析了信号相位变化对高分辨距离像的影响,根据步进频信号距离高分辨的 原理,提出一种对各频点间相位差进行相位补偿的方法。计算机仿真结果表明 其可行性,并在试验中对该方法进行了验证。通过该方法可以不用对步进频信号各频点的相 参性过高要求,即可得到高分辨距离像,达到理想的距离分辨率,有效降低了W频段频率源 设计和调试的难度。     

直接频率合成器的模块化设计及分析

对直接频率合成的主要技术指标进行了详细分析,给出了一种直接频率合成模块化的设计方法。采用程控分频器、频谱搬移、声表滤波组件来产生P频标,用于L、S、C、X等多种频段雷达的频率合成器。该电路简捷,具有相噪低、杂散小、捷变频等特点。实验结果表明,在C频段,偏离载波1 kHz时,其相位噪声优于-120 dBc/Hz,杂散抑制优于65 dBc,变频时间小于1μs。该合成器在阵列多波束雷达、机载相控阵雷达中得到了广泛应用。     

一种新的正弦信号频率和初相估计方法

提出了一种新的正弦信号频率和初相估计方法——频谱遍历法。该方法通过改变理想 正弦信号频谱峰值实现对采样信号频谱峰值的遍历。分析了噪声对信号频谱幅度的影响,并 以此给出了谱线遍历范围的选取准则。先估计频率,采用移频操作达到了良好的频域稳定性 ;再估计相位,避免了相位测量模糊的问题。在信噪比为6 dB、采样点数为1 024 的情况下,频率估计均方根误差约为DFT频率分辨率的0.8%,初相估计均方根误差约为1.5 °。Monte Carlo仿真表明,在达到一定信噪比或采样长度时,该方法的频率估计精度可突 破CR下限,初相估计精度基本达到CR下限。     

动目标显示雷达的信号源噪声过滤模型及取样边带噪声的测量

通过分析动目标显示雷达对回波所携带的杂波边带噪声的过滤效应,可求得系统在频域及时域短稳指标对动目标能见度的影响。证明边带噪声被取样后,可在一个取样频带内求得的信杂比能代表整个取样信号的信杂比。说明一个被取样的信号源或一个脉冲振荡信号源不改变其在取样前的固有边带噪声特征。因而可沿用连续波工作方式的一系列分析结果。根据分析而建立的杂波过滤模型,给出测量取样边带噪声及脉冲振荡边带噪声的方法。     

《电讯技术》专题资料《时间频率技术》题要（八）

101MHz低相位噪声晶体振荡器的研制（曾嫦，颜美匀） 本文介绍石英晶体振荡器的组成及工作原理，并对它的主振电路、低噪声放大电路、滤波电路以及恒温器电路进行了详细分析。对主要技术难点进行了重点分析，比如降噪技术和新型温控技术等，并给出实施的技术途径。试验表明101MHz晶体振荡器达到了预期设计要求。     

一种新颖的捷变频频率合成器设计

提出了一种新颖的直接频率合成器方案,实现了优于3 μs的捷变频指标。采用直接数字频率合成器（DDS ）实现细步进跳频,通过切换混频本振、分段开关滤波、直接倍频方式 拓展输出带宽。分析了关键指标和技术难点,给出了解决措施。该频率合成器实测结果满足指标要求,具 有工程应用价值。