提升机载X波段频率合成器性能与设计策略

本文主要探讨了机载低相位噪声X波段频率合成器的实用设计及其关键技术。X波段频率合成器在现代捷变频雷达和通信系统中起着至关重要的作用，因为它们直接影响系统的动态范围和接收灵敏度。设计的关键在于优化相位噪声性能，抑制杂散信号，以及实现高效能和小型化。 首先，文章提出了一种混合合成器结构，这种结构通过创新设计提升了芯片的相位噪声性能，使其相比传统方案提高了8dB。这意味着在关键频偏范围内，如100Hz处的相位噪声降低到了-80dBc/Hz，而在10kH到600kHz的宽频偏下，相位噪声更是达到了惊人的-97dBc/Hz。这表明合成器具有出色的稳定性和频率准确度。 合成器的工作特性中，100Hz处的相位噪声基准要求达到-115dBc/Hz，这是通过选用100MHz参考频率实现的，以确保合成频率的高精度，切换时间不超过20ns，满足了严格的时域稳定性。此外，杂散信号管理也非常出色，从10MHz带宽到输出信号的二次谐波频率范围内，杂散幅度必须保持在-64dBc以下，保证了信号纯净度。 电源效率也是设计考量的一部分，当供给12V电压时，输出功率可达到+13dBm，而功耗仅为2.3W，显示出良好的能源管理和热管理。在尺寸上，这款合成器紧凑，体积仅为250平方毫米，重量为470克，体现了轻量化设计的重要性。 压控振荡器（VCO）的选择是设计中的核心环节，因为它决定了整个系统的性能。文章提到，VCO的频段选择需要考虑 PLL 电路的需求，可以选择工作在输出频率的一半或者直接输出，取决于VCO的相位噪声性能。VCO的相位噪声由Leeson方程描述，这个方程考虑了多种因素，如温度、噪声电平、输出功率和振荡电压调谐增益等。 对于一款具体的4.3GHz VCO，文中提到了计算相位噪声参数L（），这可能是通过实验数据或理论模型来确定的，以确保VCO在整个工作频率范围内满足设计要求。 总结来说，本文详细讨论了机载X波段频率合成器的高性能指标、设计策略，特别是如何通过混合结构、VCO选择和杂散抑制技术来提升其在航空电子系统中的应用性能。这样的研究对于推动频率合成器技术的发展，提高雷达和通信系统的整体效能具有重要意义。