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TD-LTE无线综测仪中宽频带合成本振模块设计

作　者: 魏志强
导　师: 刘祖深
学　校: 中北大学
专　业: 精密仪器及机械
关键词: 综测仪频率合成 DDS 锁相环相位噪声
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

随着移动通信“3G”技术的逐渐成熟和“4G”标准的不断演进，接收机的射频前端对频率合成提出越来越高的要求。基于国家科技重大专项“TD-LTE无线综合测试仪表开发”课题，本文专门针对TD-LTE无线综合测试仪中的高性能合成本振模块进行了研究与设计。在本设计中以R&S公司的CMW500综测仪指标为参考，推导出本方案的设计指标。本文采用DDS+PLL的频率合成方案，结合二者的优点、取长补短，设计了一个高分辨率、低相噪、宽带500MHz-1GHz的本振信号。本文的核心是设计一个高性能的分立VCO，在第三章中分别从振荡器平衡条件、非线性、相位噪声、振荡原理等方面对VCO进行了深入的理论分析；并在电路的设计中，应用准线性法对最佳谐振值进行了估算，从而提高了设计的准确性和时效性；最后运用ADS软件对电路进行了多次的仿真与优化。在本文第四章中完成了DDS参考电路和PLL其它模块电路的设计。实验结果表明，当调谐电压为4V-26V时，频率覆盖范围为489MHz-1021MHz，谐波抑制达到了-30dBc，杂散抑制也实现了-60dBc，且具有较高分辨率为0.023Hz。在近端相噪为-105dBc/Hz@10KHz，远端相噪为-134dBc/Hz@1MHz。从测试结果可以看出，本设计整体上符合方案的设计要求。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章绪论  8-15
  1.1 课题研究背景及来源  8-9
  1.2 国内外研究现状  9-14
    1.2.1 TD-LTE 综测仪国内外研究现状  9-10
    1.2.2 频率合成器国内外研究现状  10-14
  1.3 主要研究内容及研究意义  14-15
第二章本振的技术指标及方案设计  15-18
  2.1 本振电路的主要技术指标  15
  2.2 本振电路方案设计  15-18
    2.2.1 常用的频率合成技术如下  15-16
    2.2.2 本振电路设计框图与分析  16-18
第三章宽带分立 VCO 的设计  18-44
  3.1 压控振荡器(VCO)的综述  18-21
  3.2 VCO 的理论分析  21-37
    3.2.1 振荡器的平衡条件  21-22
    3.2.2 振荡器的稳定条件  22-24
    3.2.3 振荡器的原理分析  24
    3.2.4 谐振电路最佳值估算  24-27
    3.2.5 LC-VCO 的非线性分析  27-32
    3.2.6 负阻振荡器的相位噪声分析  32-37
  3.3 VCO 的电路设计  37-40
    3.3.1 双极晶体管电路的选择  37-38
    3.3.2 最佳谐振电路设计  38-39
    3.3.3 有源负载电路的设计  39-40
  3.4 VCO 电路的 ADS 仿真  40-44
第四章频率合成电路模块的设计  44-56
  4.1 DDS 电路的设计  44-50
    4.1.1 DDS 的工作原理分析  44-46
    4.1.2 DDS 芯片的选择  46-48
    4.1.3 FPGA 逻辑设计  48-50
  4.2 鉴相器  50-52
  4.3 环路滤波器  52-55
  4.4 VCO 的 DAC 预置电路设计  55-56
第五章本振电路的调试与测试结果分析  56-64
  5.1 调试平台与主要测试仪介绍  56
  5.2 调试过程与实验结果分析  56-64
    5.2.1 分立 VCO 的调试：  57-58
    5.2.2 FPGA 的加载和 DDS 信号的产生  58-59
    5.2.3 锁相环路的调试与测试结果分析  59-64
第六章总结与展望  64-65
附录 A 电路原理图  65-66
附录 B 印制电路版图  66-67
参考文献  67-71
攻读硕士学位期间发表的学术论文及所取得的研究成果  71-72
致谢  72

TD-LTE无线综测仪中宽频带合成本振模块设计

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