11.8GHz低相噪频率源的设计

针对汽车防撞雷达系统,设计了11.8GHz低相噪频率源.在对锁相环技术研究的基础上,分析相位噪声达到要求指标的可行性,并介绍鉴相器电路、压控振荡器电路以及环路滤波器电路的设计.测试结果表明该输出频率为11.8GHz的频率源获得很好的相位噪声性能,实现1kHz处相位噪声指标优于-90dBc/Hz,并且其他指标均达到要求.11.8GHz低相噪频率源能提高汽车防撞雷达系统的性能.     

变频信号的自适应相位测量系统设计

相位是传感器响应周期性物理量的重要参数,相位变化量的高精度测量可以提供更加详细的物理信息.针对现有相位测量方法不能自适应描述信号细节的问题,以及存在传感器输出变频信号时,高频信号的相位测量值比低频信号少的问题,设计了基于压控振荡器控制技术的自适应相位测量系统.通过分析传感器输出变频信号的调理技术,研究压控振荡器的控制技术,设计了随信号频率变化自动调整测相间隔的相位测量模型,建立了相位测量系统误差模型,解决了传感器输出周期信号时测相间隔固定的问题,实现了传感器输出周期信号的自适应等相位间隔测量.并通过磁传感器响应模拟旋转磁场的相位测量实验,验证了该系统的相位测量能力,能够满足实际测量相位的需求,并同时输出信号的周期.     

低相噪频率合成器的设计与仿真

为了获得低相位噪声和高集成度频率源,设计了基于锁相环的频率合成器。利用ADS射频仿真软件,对锁定时间和相位噪声进行仿真,确定设计满足指标要求。用集成VCO的锁相环芯片ADF4360-7进行硬件测试,锁定频率在434MHz,功率达到1dBm,相位噪声为-87dBc/Hz@10kHz。此频率源指标满足大多数测量和通信系统要求,可在射频电路中推广使用。     

基于双频信号相位重合点的秒信号产生法

利用两个有一定频差的频率信号相位差变化的周期性规律提出了一种秒信号产生方法．两频率信号可以来自同一个源,但有一个特定的频差．利用选通闸门配合重合检测电路完成相位重合点的高精度提取,并通过对两路信号适当移相使得提取到的相位重合点与标准时间同步．实验结果表明,该方法与传统方法产生的秒信号准确度及稳定度相当,但是将它用于授时系统时,可以发挥频率信号易于传递和测量的优点; 用于原子钟比对时,能利用频率源的比相完成时间比对,降低了成本却提高了比对精度．     

相控超声激发系统的设计

针对相控阵列声涡旋中的多路相控信号的激发问题,选用波形存储和窄带滤波谐振相结合的信号发生芯片MD2134实现信号的输出和功率放大,并利用FPGA编程技术控制输出信号的相位,设计了一个相位可调的8路相控超声激发系统,达到高集成度、操控灵活、相位差可控的目标. 在设计中,用Quartus Ⅱ软件编写寄存器代码,控制信号发生电路输出带有相位差的信号,经过D/A转换和功率放大后驱动换能器形成谐振. 将同步输出的8路中心频率约为500 kHz,相位差为π/4的信号分别激励8个换能器,用示波器采集水听器所接收到的声波波形,并测量各路声波的相位差. 结果表明设计系统的集成度高,输出信号幅度和相位稳定,各路声波相位差和理论结果一致,可在相控超声系统中推广和应用.     

基于数字鉴频器的新型微波锁相环捕获方法

为了提高锁相环锁定速度,在研究快速捕获技术基础上提出一种新型的数字鉴频器的设计方法,然后对一个频率范围在1~8 GHz、频率步进为10 MHz的宽带锁相频率源进行了设计与实现.该方法利用鉴频器对压控振荡器的频率进行精确预置,使其进入锁相环快捕带,实现对锁相环宽带捕获和精确预置.测试结果表明,该锁相频率源相位噪声低,杂散小;采用该方法,捕获时间有了较大的改善.     

数字移相式信号发生器

数字移相式信号发生器以单片机和FPGA为核心,用单片机来实现频率、相位的预置和步进,并完成正弦信号的频率和相位差显示。由于在设计中采用直接数字频率合成(DDS)技术,并用FPGA有效地扩展了输出波形的频率范围,实现了输出两路高精度相位差的正弦信号,使该系统性能稳定可靠。     

数字移相式信号发生器

数字移相式信号发生器以单片机和FPGA为核心，用单片机来实现频率、相位的预置和步进，并完成正弦信号的频率和相位差显示。由于在设计中采用直接数字频率合成(DDS)技术，并用FPGA有效地扩展了输出波形的频率范围，实现了输出两路高精度相位差的正弦信号，使该系统性能稳定可靠。     

基于标准频率相位均匀延迟的相位差测量研究

针对传统的相位差测量方法测量精度低、系统构成复杂的缺点,提出一种基于标准频率相位均匀延迟的相位差测量方法。在被测信号过零点间隔,对标准频率信号和经过均匀延迟的m-1个标准频率信号进行计数、平均滤波等操作,得到被测相位差。分析、计算表明该方法的测量误差是传统法的1/m。应用可编程片上系统(SOPC)设计了测量系统,进行了相位差测量实验。在给定条件下测量误差小于0.5°,精度高于0.14%。当提高标准频率及减少均匀延迟时间时,测量精度进一步提高。该方法比传统方法精度高、系统协同性好。     

基于DPLL的扫频信号源系统的设计与实现

扫频信号源是输出频率可数控步进调整的正弦波信号源。低相位噪声和杂散的高频谱纯度扫频信号源是组成雷达接收机和系统频域分析设备等的核心。文中以数字锁相环技术(DPLL)作为高频谱纯度信号输出核心,用分频寄存器的设置来控制信号的输出频率,并通过高阶滤波器和自动增益系统得到最终的扫频信号输出频率。电路中,基于ADF4002数字鉴频鉴相器芯片、MC12148压控振荡器芯片和无源滤波器电路构建数字锁相环,再通过VCA821实现自动增益控制电路,最终实现高频谱纯度扫频信号源。经测试,该扫频信号源能在40～120MHz范围实现较高频谱纯度的扫频信号输出,将DPLL技术应用于扫频信号源不但易于变频和加快扫频源的迭代,而且大幅度降低了硬件开发成本。     

Phase noise measurement based on the regularity change of phase difference group

A method for phase noise measurement is put forward based on the regularity change of the phase difference group and the frequency relationship between the signals. The technology takes advantage of the phase difference relationship affected phase fluctuant change between the periodic signals in nature. The ± 1 count error can be eliminated by building the measuring gate using phase coincidence detection to measure phase difference group synchronization between reference and measured frequency. The comparison and processing can be completed between the same or multiple frequency signals. The phase noise measurement can be realized in this condition so that the carrier frequency is inhibited in order to extract the information on the signal phase noise. The high resolution phase measurement can be realized in the frequency range of 1～190MHz.     

Frequency signal control based on the characteristic of the phase difference group

Based on thecontinuous character of the phase difference group between frequency signals of different nominal values, a method for direct digital phase lock between the different nominal value signals is proposed. The A/D converter is utilized to extract digital voltage value of the controlled frequency signal,whichreflects the phaseinformation. The switch point of the gate is generated by extracting the zero-crossing digital voltage value,then the frequency offset is obtained, on the basis of which the control voltage is obtained to control VCOCXO, and the frequency is locked. The experiment shows that the noise brought by the common complex circuit is reduced because of the simplified frequency transformation circuits, so that high precise locking is realized. The short term stability can reach the 10^-12/s order of magnitude,and the phase noise index is good.     

电压相量测量仪设计

介绍了基于MSP430F169的电压相量测量仪基本原理、电路设计和监控程序设计.信号处理电路对输入的被测电压进行量程调整、精密整流和相位鉴定,单片机通过片内A/D转换通道测量参考相量和被测相量有效值;通过片内定时器B通道测量交流信号频率和被测相量与参考相量之间的相位差.经原理样机验证,达到了设计目标.该测量仪电路简单、...     

多芯片小数分频锁相环输出信号相位同步设计

为了在多通道射频（RF）通信系统中,实现多个收发器芯片或单个收发器芯片上的锁相环（PLL）相位同步,提出小数分频PLL输出信号相位同步算法. 设计相位累加采样点数选取算法,算法选取的采样点数用于累加参考时钟欠采样的PLL输出信号与数控振荡器（NCO）产生的参考信号经三角运算的结果,以消除高次谐波分量,并有效降低相位差计算结果的误差. 根据相位差的计算结果反馈调节PLL内 delta-sigma 调制器(DSM)输入的小数分频比,线性调整PLL输出信号的相位,实现多个PLL输出信号相位与参考信号相位同步. 通过仿真验证算法的正确性,且最终相位同步后的相位误差为0.35°,完成同步所需的时间为210 ms.     

非半周期采样信号相位差估计的相位校正相关法

针对非半周期采样信号的相位差估计问题,提出一种非半周期采样信号相位差估计的相位校正相关法。首先,利用频率估计的相位匹配方法对采样信号进行频率估计,得到采样信号的频率估计值;其次,对采样信号进行互相关,得到互相关信号,并通过采样信号的信号时移和互相关构造一路新的互相关信号,使两路互相关信号具有相同的误差项;然后,利用两路互相关信号得到相位校正互相关信号;最后,利用相位校正互相关信号和频率估计值获得采样信号的相位差估计值。理论分析表明,该方法消除了采样信号非半周期采样对相位差估计的影响,无需预知信号幅值即可实现采样信号相位差的无偏估计。为验证所提方法的有效性和优越性,在不同相位差、信噪比和信号长度条件下对本文方法进行了仿真实验,并利用科氏流量计进行了应用实验。仿真实验结果表明,本文方法有效提高了非半周期采样信号的相位差估计精度,其相位差估计精度优于互相关方法、数据延拓式相关方法和正交时延估计方法的相位差估计精度,更接近克拉美罗下限。科氏流量计流量测量实验验证了本文方法在实际应用中的有效性。     

一种新的相位差精确测频法研究

提出了一种基于长短时延匹配的相位差测频方法,该方法借鉴了长短基线干涉仪测向原理,利用短时延相位差测量解决相位混叠的问题,长时延相位差测量提高测频的精度．对长短时延的匹配选取、多信号的测频能力以及抗噪声性能进行了理论分析和仿真试验,结果表明,与其他方法相比,新方法适应能力强、运算量小、精度高,在低信噪比下仍具有良好的估计精度和频域稳定性,适于硬件实现．     

Dual transponder ranging performance in the presence of oscillator phase noise

A dual transponder carrier ranging method can be used to measure inter-satellite distance with high precision by combining the reference and the to-and-fro measurements. Based on the differential techniques, the oscillator phase noise, which is the main error source for microwave ranging systems, can be significantly attenuated. Further, since the range measurements are derived on the same satellite, the dual transponder ranging system does not need a time tagging system to synchronize the two satellites. In view of the lack of oscillator noise analysis on the dual transponder ranging model, a comprehensive analysis of oscillator noise effects on ranging accuracy is provided. First, the dual transponder ranging system is described with emphasis on the detailed analysis of oscillator noise on measurement precision. Then, a high-fidelity numerical simulation approach based on the power spectrum density of an actual ultra-stable oscillator is carried out in both frequency domain and time domain to support the presented theoretical analysis. The simulation results under different conditions are consistent with the proposed concepts, which makes the results reliable. Besides, the results demonstrate that a high level of accuracy can be achieved by using this oscillator noise cancelation-oriented ranging method.     

频率标准瞬态稳定度的精密测量

为解决常用数字化计数测量信号瞬态噪声和短期稳定度精度不高的问题,采用创新的相位重合检测技术来测量频率源的瞬态稳定度．多个不同分辨率的重合检测线路的状态可以转换成为相位起伏的幅度信息．测量的分辨率取决于重合检测电路的不稳定性．实验中采用的标准信号是超高稳定度晶体振荡器,被测信号分别为高稳定度的晶体振荡器和指标明显差的恒温晶体振荡器,利用相位重合检测技术均能够正确反映出实际稳定度情况．频率源的瞬态稳定度的测量对于频率源实时短期不稳定度以及远端相位噪声的描述具有重要的作用．     

一种新型不同频直接鉴相的锁相环

对于输入和输出信号频率接近或者近似成整数倍关系类型的频率变换,利用目前的锁相技术很难解决．基于异频信号间的相位差变换规律,采用相位重合点检测电路、等效鉴相电路、可调偏置型环路滤波器等设计了一种新型的锁相环．实验结果表明,上述锁相环具有低噪声、高稳定度、输出频率便于调整等特点．