X波段多功能频率合成器设计

60dBc/Hz@1kHz，如图2所示，X波段一本振由频标组件和DDFS混频产生，频标组件以10GHz输出为例，相对于80MHz而言，其等效的倍频次数为125，则频标组件输出的相位噪声理论上为：

-1 60dBc/Hz@1kHz+20log 125=-11 8dBc/Hz@1kHz

960MHz时钟信号相噪为：

-160dBc/Hz@1kHz+20log12=-1 38dBc/Hz@1kHz

理论上，DDS可以看作一个小数分频器，DDS输出对输入信号有20logN的改善作用。根据AD9910数据手册，AD9910本底相位噪声较高，960MHz时钟信号的相位噪声性能远低于AD9910的本底相位噪声性能，所以DDFS输出的相位噪声将由AD9910决定。本方案中DDFS最高工作频率为300MHz左右，根据数据手册估算，其相噪指标约为-1 29dBc/Hz@1kHz，经倍频后噪声恶化为：

-1 29dBc/Hz@1kHz+20log2=-1 23dBc/Hz@1kHz

则频标组件和DDFS合成的相位噪声为114dBc/Hz@1kHz，考虑到工程上3～5dB的裕量，X波段频率合成器最终的相位噪声将达到-109dBc /Hz@1kHz。

2.2 杂散

通过频率规划，寻找最优的寄生响应窗口，从而减轻混频后滤波设计的压力。将本频率合成器模型代入ADS分析，一本振信号在8～12 GHz范围内杂散分布及相对电平如表1所示。

上述杂散信号均在信号带宽外，除6*IF与本振信号较近外，其余杂散信号与本振(即频标输出)在频谱上均拉开了一段距离，通过后置的高性能“硅腔滤波器+低通滤波器”组合，可以将一本振杂散抑制到-90dBc的水平。由于6*IF与一本振信号较近，抑制能力有限，6*IF仍维持在-88dBc的水平，考虑到后置的功率放大器处于饱和状态，以及电路及腔体隔离度的影响，最终的杂散抑制大约为-75dBc左右。

3 研制结果

本频率合成器采用了双面分腔结构，铝合金材料制造，外形尺寸为245×200×33(mm)，重量约为2.6kg。其相位噪声、杂散测试结果如图3、图4所示。测试结果， 其相位噪声达到了一108dBc/Hz@1kHz，杂散电平在4GHz带宽内优于一70dBc，与设计吻合较好。

4 结束语

本文介绍了一种X波段多功能频率合成器(激励器)的设计方法，通过采用“DDFS+直接式”合成本振信号，采用“AWG+正交调制”形成激励和雷达回波信号，同时实现了本振信号、激励器、模拟器三者的一体化设计;本频率合成器兼具直接式数字频率合成、直接式模拟合成的优点，良好的波形和频率扩展能力，是一种较为理想的频率合成器方案，为频率合成器的标准化、模块化提供了一种有效的技术途径。