第1章 頻率源概述 1 1.1 頻率源簡介 1 1.1.1 頻率源的類別及其優缺點 1 1.1.2 合成頻率源的主要技術指標 2 1.1.3 合成頻率源的基本原理 3 1.2 頻率源的發展和重要性 5 1.3 頻率源的關鍵技術和工程設計要點 5 第2章 頻率源合成方法概述 6 2.1 非相干合成法 6 2.2 漂移對消法 6 2.3 倍頻、分頻、混頻法 7 2.4 諧波選取法 7 2.5 直接模擬式合成法 7 2.6 直接數字式合成法 8 2.7 模擬鎖相環合成法 8 2.8 混頻鎖相環合成法 9 2.9 復雜鎖相環合成法 9 2.10 數字鎖相環合成法 9 2.11 小數分頻鎖相環合成法 10 2.12 取樣鎖相環合成法 11 2.13 諧波混頻鎖相環合成法 12 2.14 注入鎖相合成法 12 2.15 鎖定YIG振蕩器合成法 13 第3章 合成頻率源的原理分析及設計注意事項 14 3.1 直接模擬式合成頻率源 14 3.1.1 直接模擬式合成頻率源的基本原理 14 3.1.2 直接模擬式合成頻率源的優缺點 14 3.1.3 直接模擬式合成頻率源的關鍵電路 14 3.2 直接數字式合成頻率源 15 3.2.1 直接數字式合成頻率源的基本原理 15 3.2.2 直接數字式合成頻率源的優缺點 16 3.2.3 直接數字式合成頻率源的電路選擇 16 3.3 間接模擬式合成頻率源 16 3.3.1 相位反饋系統的基本原理 16 3.3.2 鎖相環分析 18 3.4 間接數字式合成頻率源 23 3.5 設計注意事項 25 3.5.1 方案選擇 25 3.5.2 低相位噪聲設計 25 3.5.3 VCO的選擇 25 3.5.4 濾波器設計 26 3.5.5 分頻器的使用 26 第4章 合成頻率源的工程設計 27 4.1 S波段間接模擬式雷達用頻率源 27 4.1.1 設計方案 27 4.1.2 系統設計難點及關鍵技術 28 4.1.3 主要技術指標 29 4.2 基于單片集成鎖相環Q3036的數字式頻率源 29 4.2.1 單片集成鎖相環Q3036 30 4.2.2 基于Q3036的頻率源設計 34 4.2.3 基于Q3036設計頻率源時的注意事項 37 4.3 低相位噪聲數字鎖相環頻率源 38 4.3.1 間接數字式頻率源的分析 38 4.3.2 低噪聲數字式頻率源的設計 39 4.3.3 L波段數字鎖相環 39 4.4 C波段多環數字鎖相頻率源 40 4.4.1 技術指標要求 40 4.4.2 設計方案 40 4.4.3 實驗結果及分析 42 4.5 S波段直接式氣象雷達用頻率源 43 4.5.1 氣象雷達對頻率源的要求 44 4.5.2 設計方案 44 4.5.3 主要技術指標 45 4.5.4 本設計的優點 46 4.6 天氣雷達用頻率源 46 4.6.1 方案設計 47 4.6.2 工程優化設計 49 4.6.3 實驗數據及測量方法 50 4.7 基于DDS的頻率源 50 4.7.1 DDS作為中頻信號產生源 50 4.7.2 DDS變頻式L波段頻率源 51 4.7.3 DDS與鎖相環相結合的L波段頻率源 52 4.7.4 DDS內插式C波段頻率源 52 4.7.5 DDS小數分頻式X波段頻率源 53 4.8 DDS與直接模擬式合成相結合的頻率源 53 4.8.1 技術指標要求 54 4.8.2 設計方案 54 4.8.3 實驗結果及分析 56 4.9 DDS與間接數字式合成相結合的頻率源 56 4.9.1 技術指標要求 57 4.9.2 設計方案 57 4.9.3 實驗結果及分析 60 4.10 直接式超寬帶頻率源 61 4.10.1 技術指標要求 61 4.10.2 設計方案 61 4.10.3 實驗結果及分析 63 4.11 基于小數分頻鎖相環的頻率源 64 4.11.1 小數分頻鎖相環的基本原理 64 4.11.2 ∑Δ調制技術 65 4.11.3 雜散分析 68 4.11.4 相位噪聲分析 72 4.11.5 頻率精度分析 74 4.12 間接式模塊化雷達用頻率源 76 4.12.1 雷達用頻率源的分析 76 4.12.2 方案分析 77 4.12.3 通用方案論證 80 4.12.4 模塊化雷達用頻率源介紹 82 第5章 自激振蕩頻率源的原理分析和工程設計 85 5.1 概述 85 5.2 反饋型振蕩器的原理分析 85 5.2.1 振蕩原理分析 85 5.2.2 振蕩條件分析 86 5.3 三點式振蕩器的原理分析 89 5.3.1 電容三點式振蕩器 89 5.3.2 電感三點式振蕩器 90 5.3.3 改進型三點式振蕩器 91 5.4 LC振蕩器的工程設計 94 5.5 石英晶體振蕩器的原理分析 95 5.5.1 石英晶體諧振器 95 5.5.2 石英晶體振蕩器電路 98 5.6 低相位噪聲晶體振蕩器的工程設計 101 5.6.1 恒溫晶體振蕩器電路 102 5.6.2 晶體振蕩電路的設計 102 5.6.3 幅度放大電路的設計 103 5.6.4 電源處理電路的設計 104 5.6.5 精密控溫電路的設計 104 5.6.6 設計結果及分析 105 第6章 頻率源中常用電路的分析與設計 106 6.1 概述 106 6.2 電路的分析、設計與測量 106 6.2.1 電路分析 106 6.2.2 電路設計 107 6.2.3 電路測量 107 6.3 電路之間隔離的分析與設計 108 6.3.1 電路隔離分析及常用的隔離器件和隔離電路 108 6.3.2 電路之間的隔離 110 6.3.3 電路系統中信號通道之間的隔離 111 6.4 單片放大器電路的分析與設計 112 6.4.1 單片放大器的參數定義 113 6.4.2 單片放大器電路的分析與設計 113 6.4.3 單片倍頻放大器的分析與設計 116 6.5 混頻器電路的分析與設計 117 6.5.1 混頻器的基本原理 117 6.5.2 混頻器的主要技術指標 118 6.5.3 混頻器電路的分析與設計 120 6.5.4 雙平衡混頻器的擴展使用 121 6.6 倍頻器電路的分析與設計 121 6.6.1 倍頻器的基礎及分析 121 6.6.2 參量倍頻器 122 6.6.3 三極管倍頻器 122 6.6.4 寬帶倍頻器 122 6.6.5 倍頻器中的雜散和相位噪聲 123 6.6.6 常用的倍頻電路 123 6.7 諧波發生器的分析與設計 124 6.7.1 諧波發生器與階躍恢復二極管 124 6.7.2 諧波發生器的設計 124 6.7.3 UCHG型諧波發生器的實現 125 6.8 選頻電路的分析與設計 127 6.8.1 濾波器 127 6.8.2 電子開關 129 6.8.3 開關濾波組件 130 6.9 鑒頻器電路的分析與設計 131 6.9.1 鑒頻器的主要技術指標 131 6.9.2 鑒頻器的種類及理論分析 132 6.9.3 鑒頻器的電路設計 135 6.10 壓控振蕩器電路的分析與設計 136 6.10.1 壓控振蕩器的基本參數 137 6.10.2 振蕩電路的構成形式 138 6.10.3 振蕩器設計注意事項 140 6.11 其他常用電路的分析與設計 141 6.11.1 分頻器 141 6.11.2 運算放大器及D/A變換電路 142 6.11.3 頻率源控制電路 142 6.11.4 隔離器、 功分器、定向耦合器及衰減器 142 6.11.5 檢波器及故障檢測電路 143 第7章 頻率源的相位噪聲分析與測量 144 7.1 頻率源的相位噪聲分析 144 7.1.1 概述 144 7.1.2 相位噪聲的相關概念 145 7.1.3 直接式頻率源中的相位噪聲分析 151 7.1.4 間接式頻率源中的相位噪聲分析 154 7.1.5 相位噪聲與熱噪聲和噪聲系數的關系 158 7.2 頻率源的相位噪聲測量 158 7.2.1 頻譜儀直接測量法 158 7.2.2 鑒相器測量法 160 7.2.3 鑒頻器測量法 163 7.2.4 調幅噪聲測量 165 7.3 相位噪聲對電路系統的影響166 7.3.1 相位噪聲對接收機的影響 166 7.3.2 相位噪聲對通信系統的影響 166 7.3.3 相位噪聲對多普勒雷達系統的影響 167 7.4 用HP3048A相位噪聲測試系統測量相位噪聲 168 7.4.1 HP3048A系統簡介 168 7.4.2 HP3048A系統的性能指標 168 7.4.3 HP3048A系統的組成及功能 173 7.4.4 HP3048A系統的測量原理 175 7.4.5 HP3048A系統的具體測量步驟 176 7.4.6 HP3048A系統的自動相位噪聲測量 178 第8章 頻率源的時域頻率穩定度分析與測量 179 8.1 概述 179 8.1.1 引言 179 8.1.2 影響頻率穩定度的主要因素 180 8.1.3 頻率源的冪律譜噪聲 181 8.1.4 表征量σ2y(τ)、Sy(fm)、Sφ(fm)相互之間的關系 181 8.2 時域頻率穩定度的分析 182 8.2.1 時域頻率穩定度的定義及分析 182 8.2.2 幾種方差之間的關系 186 8.2.3 時域頻率穩定度常用的幾種表征方法 191 8.3 用數字式頻率計測量短期頻率穩定度 192 8.3.1 數字式頻率計的測量原理 192 8.3.2 用數字式頻率計直接測量頻率 194 8.3.3 用數字式頻率計直接測量短期頻率穩定度 194 8.4 用差頻周期法測量短期頻率穩定度 195 8.4.1 差頻周期法的測量原理 195 8.4.2 差頻周期法的測量誤差分析 196 8.5 時域頻率穩定度的實際測量 198 8.5.1 測量儀表及設備的準備 198 8.5.2 測量系統框圖及其測量原理 199 8.5.3 測量步驟及測量結果的表達 199 8.6 頻率穩定度分析儀HP5390A簡介 200 8.7 短期頻率穩定度測量中的幾個問題 202 第9章 頻率源的快速頻率捕獲及跳頻時間的分析與測量 205 9.1 合成頻率源的跳頻時間分析 205 9.1.1 通用跳頻時間的分析 205 9.1.2 直接合成式頻率源的跳頻時間分析 206 9.1.3 間接合成式頻率源的跳頻時間分析 207 9.1.4 跳頻時間的測量 208 9.2 鎖相式頻率源的捕獲方法及跳頻時間分析 208 9.2.1 鎖相環的捕獲方法 209 9.2.2 混頻分頻鎖相式頻率源的捕獲方案 211 9.2.3 鎖相式頻率源的跳頻時間分析 212 9.2.4 實現快速跳頻的措施 213 9.2.5 實驗結果及分析 214 9.3 間接式雷達頻率源的跳頻控制及快速捕獲方法 214 9.3.1 問題的提出 214 9.3.2 跳頻控制及快速捕獲方案 214 9.3.3 快速捕獲分析 215 9.3.4 快速捕獲的設計計算 216 9.4 用數字鑒頻器實現模擬鎖相環的捕獲 216 9.4.1 數字鑒頻器的工作原理及方案設計 217 9.4.2 用數字鑒頻器實現鎖相環的寬帶捕獲 217 9.4.3 用數字鑒頻器進行捕獲和精確預置 218 第10章 頻率源的其他技術指標分析和低雜散設計 219 10.1 頻率源的輸出頻段、頻率步進和輸出功率 219 10.2 頻率源的輸出雜散 219 10.2.1 頻率源的雜散分析 220 10.2.2 雜散對電子系統的影響 220 10.2.3 頻率源的低雜散設計 220 第11章 頻率源的電磁兼容設計 223 11.1 概述 223 11.1.1 電磁干擾的來源 223 11.1.2 電磁干擾的途徑 223 11.1.3 抗干擾措施 223 11.2 電路系統中的接地設計 224 11.2.1 電路系統的地網設計 224 11.2.2 電子電路的地線設計 226 11.3 電路系統中的饋電設計 230 11.3.1 電源饋電引入的干擾 230 11.3.2 抑制、削弱通過電源的干擾 231 11.4 電路系統中的屏蔽設計 231 11.4.1 靜電屏蔽 231 11.4.2 磁屏蔽 232 11.4.3 電磁屏蔽 233 11.5 電路中的信號傳輸設計 236 11.5.1 導線、電線的耦合干擾 236 11.5.2 導線、電纜的輻射耦合 237 11.5.3 干擾和耦合的抑制 237 11.6 電路印制板的設計 238 11.6.1 電路中元器件的選擇 238 11.6.2 印制板存在的干擾 238 11.6.3 抑制印制板干擾的措施 239 11.7 電路系統中電磁兼容設計的提綱 239 第12章 頻率源的工程設計 240 12.1 一般頻率源的設計步驟 240 12.2 頻率源的工程設計 240 12.2.1 頻率源的方案設計 241 12.2.2 頻率源的工程設計內容 242 12.2.3 可靠性論證 242 12.2.4 工程試驗 243 12.3 頻率源工程設計中常見的問題 243 12.3.1 工程設計中容易忽視的問題 243 12.3.2 元器件選擇時容易忽視的問題 244 12.3.3 幾個主要部件在應用時容易忽視的問題 244 12.4 頻率源工程設計中應注意的問題 245 12.4.1 模擬鎖相環在工程設計中應注意的問題 245 12.4.2 數字鎖相環在工程設計中應注意的問題 246 12.4.3 頻率源系統電磁兼容設計中應注意的問題 246 參考文獻 248