C波段宽带捷变频率综合器设计
李鹏 吴代龙
摘 要：在现有雷达以及通讯系统中，频率综合器是重要的构成部分，目前重点在军事国防领域应用范围较广。本文以下主要对C波段小频差频率综合器进行研究，要求本振信号基本形式为点频连续波，激励信号是脉冲线性调频信号，需要确保频率综合器能在多个雷达中进行应用。
关键词：频率合成；C波段；小频差频率综合器
频率合成理论最早是在30年代中期提出的，频率综合器早起形式是可控晶体振荡器，在手动切换开关基础上能够对晶体振荡器进行控制，产生多个频率。此类频率综合器稳定度以及频率进度是由晶体准确性和稳定性来确立的。随着科学技术的快速发展，此类合成方法逐步被非相干频率合成方法所替代，通过应用多个晶体振荡器产生的所需频点。电子技术的快速发展对频率精度提出了更多更高的要求，为了更好地满足技术发展需求，需要对频率合成技术从实践中进行深入探究。
一、频率综合器基本概述
在通讯以及雷达等电子系统中频率综合器是重要的组成设备，当前诸多现代化电子设备以及系统功能的有效展示都需要发挥出频率综合器的应用性能，所以现阶段将频率综合器当作诸多电子系统的核心器件。目前频率源的主要分类有合成频率源以及自激振荡源。自激振荡源属于较为简单的频率源，常见的自激振荡源主要有腔体振荡器、介质振荡器、晶体振荡器、压控振荡器等。随着电子科学技术的全面发展，对频率源稳定性提出了更多要求。自激振荡源逐步被频率合成技术所取代。在频率合成过程中应用的电子装置称之为频率综合器。在雷达应用系统中，频率综合器应用功能主要是为系统发射多项激励信号，属于系统信号的源头，其自身应用对雷达系统应用性能影响较大。
二、频率综合器主要技术指标分析
目前设备不同应用场合对技术指标产生了较大影响，当前频率综合器主要技术指标有以下部分构成。首先是频谱纯度，频谱纯度就是频率合成信号输出频谱偏离弦波谱的量度。目前对信号频率谱纯度影响要素较多，主要有杂散干扰以及相位噪声。杂散是对频率综合器进行检测的有效指标，在频率合成过程中产生的多余的、未能得到充分抑制的频率分量就是杂散。当前杂散传播的基本途径较多，外部干扰信号进入系统之后，在频率合成过程中被会产生几声信号。频率合成阶段杂散产生是不可避免的，根据频率合成方式的差异，杂散产生量也不同，杂散较大对信号纯度以及频率综合器应用性能会产生较大影响。所以目前频率合成过程中杂散越小越好。通过对混频比进行设计，能够通过滤波器以及电磁兼容对杂散进行有效控制。频率短期稳定度就是在随机噪声影响下导致频率源产生相位振动情况，相位噪声就是频率的稳定值。雷达频率综合期正常情况下都是在微波频率中进行工作，针对短期稳定度能够通过时域进行标识，就是一段时间内频率变化量的相对值。可以通过频域进行描述，是相位噪声功率谱密度。相位噪声大小值与输出频率之间联系较为密切。
合成频率源输出频率与振荡器之间存在差异，频率不是呈现出连续性变化，在某段频率间隔跳变，频率源基本范围是由多个频率点所构成。相邻信号之间的频率差值是最小频率步进。随着频率综合器实际用途的差异对频率分辨率要求具有一定差异。频率基本转换时间就是跳频时间，就是当频率源接收到相关指令之后，频率基本转换时间，在这个过程中将时间控制的越短越好。
三、C波段小频差频率综合器的设计探析
本文研究的C波段小频差频率综合器输出频率是C波段，信号形式是接收本振信号以及发射激励信号，激励信号对本振信号的抑制在≥70dB，杂散≤-70dB，跳频点数在50个。目前合成频率源的主要途径有直接式和间接式，各个途径又能分为模拟式与数字式。直接式频率综合器在相位噪声以及频率跳变过程中应用价值较高，间接式频率综合器自身体积较小，电路布设较为简单，能够有效抑制杂散能力。在对C波段小频差频率综合器进行设计过程中，需要注意相关问题。本文为了降低频率综合器受到雷达站的干扰性，更好地适应雷达组网基本需求，需要对雷电之间的频率点进行控制。在实际工作运行过程中，雷达之间会出现一定频差，实际工作频率也存有一定差。C波段小频差频率综合器中的小频差就是雷达之间对应的频率点最小值比C波段工作频率要低，实际频差需要控制在几兆赫兹范围内。
根据频率综合器各项指标要求，在整体方案设计过程中可以选取直接式频率合成以及间接式频率合成方式。在合成过程中，需要确立频标，这样有助于控制合成。为了确保频率合成难度有效降低，在低频段产生复杂信号，经过混频之后再到达C波段。在满足电气指标各项要求基础上，对生产成本进行控制，确定系统设计方案。
在设计方案中主要由几个部分构成，分别是频率模块、频标产生模块、射频产生模块、电源交换模块。在参考频率模块中，对参考信号产生单元中的信号进行隔离放大，在输出基本模块中建立多个信号产生单元，能够输出给频标产生模块。频标产生模块在相关模块影响下会分为两路，分别是产生中频信号以及内部本振信号灯。这两路信号通过上变频之后产生C波段频标信号之后进行输出，能够送给射频产生模块。视频模块基本应用价值就是通过滤波、放大、混频等能够有效消除多余信号，确保信号放大过程中能够满足功率电平输出。对C波段小频差频率综合器进行设计时，还需要对其关键技术指标与研制基本要求之间进行对比分析，目前主要技术指标有相位噪声、杂散调控、跳频时间等。对关键指标造成影响的器件较多，主要有晶体振荡器、分频器、锁相環、隔离放大器、开关滤波组件等，对此类器件进选用对设计影响较为重要[6]。
结语：
综合上述，当前C波段小频差频率综合器设计过程中，需要对各项运行指标展开测试，确保满足系统各项运行指标要求，并且对其一段时间运行情况进行分析，确保其具备良好的运行性能。在设计探究过程中需要对主要设计技术参数、技术指标、重点器件等进行分析，确保设计性能的有效提升。
参考文献：
[1]冯焱，罗阳，陈贵灿等.具有稳定环路带宽功能的多模分数频率综合器[J].西安电子科技大学学报（自然科学版），2013，40（5）：119-123，193.
