鑒相器頻率對(duì)產(chǎn)生信號(hào)的調(diào)頻線性度的影響 - 全文

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　　本文介紹了一種通過(guò)快速改變鎖相環(huán)分頻器分頻比，來(lái)產(chǎn)生線性調(diào)頻信號(hào)的頻率綜合器，并對(duì)影響其掃描線性度的因素進(jìn)行了分析。此方法擁有頻率精度高、易于調(diào)試以及線性度好等特點(diǎn)，適于用作車載雷達(dá)信號(hào)源。本文首先甩ADS軟件對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真，基于仿真結(jié)果，分析了鑒相器頻率對(duì)產(chǎn)生信號(hào)的調(diào)頻線性度的影響。

　　1 頻率綜合器的設(shè)計(jì)

　　鎖相環(huán)電路由參考頻率源、鑒相器、環(huán)路濾波器和壓控振蕩器(VCO)4個(gè)模塊組成。如圖1所示，如果鎖相環(huán)電路用作為頻率綜合器，還需要加入程序分頻器。其輸出頻率fout=Nfr，其中，fr為鑒相器頻率;N為分頻器分頻比。

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　　因此，通過(guò)改變分頻比N可以控制輸出頻率。編寫程序周期性、線性且快速地改變N的值，便可以得到調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)。在ADS中建立仿真模型，如圖2所示。

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　　在對(duì)模型的仿真中，當(dāng)N的跳變間隔△t較長(zhǎng)時(shí)，會(huì)得到一條近似階梯狀的掃頻曲線;隨著△t逐漸減小，產(chǎn)生的調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)的掃頻曲線也逐漸變得更加光滑，最終接近于直線，這時(shí)就能得到一個(gè)線性掃頻信號(hào);但隨著△t的進(jìn)一步降低，調(diào)頻曲線的線性度會(huì)惡化，如圖3所示。

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　　2 鑒相器頻率對(duì)調(diào)頻連續(xù)波線性度的影響

　　我國(guó)車載雷達(dá)普遍使用頻段為24 GHz，所設(shè)計(jì)鎖相環(huán)頻率綜合源的掃頻范圍為23.875～24.125 GHz，掃頻帶寬為250 MHz，取適當(dāng)?shù)奶冮g隔△t=2μs，環(huán)路帶寬為250 kHz。由于對(duì)于鑒相頻率分別為1 MHz，5 MHz以及10 MHz的情況進(jìn)行了仿真。仿真結(jié)果如圖4～圖6所示。

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　　從仿真結(jié)果中的對(duì)比看出，調(diào)頻信號(hào)的精度較高，同時(shí)隨著鑒相器頻率的升高，頻率從起振到鎖定時(shí)間在減少，頻率極值點(diǎn)處的峰值過(guò)沖逐漸變小。

　　在FMCW雷達(dá)中，調(diào)頻線性度定義為

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　　式中，fcmax為掃頻過(guò)程中的實(shí)際頻率值與理想值間的最大頻差;B為掃頻帶寬。由于在應(yīng)用中只關(guān)心調(diào)頻鎖定后的線性度，而且從圖中可以看出，頻率鎖定后，fcmax出現(xiàn)在極值點(diǎn)附近，所以只計(jì)算從150～350μs這段區(qū)間內(nèi)的調(diào)頻線性度。鑒相器頻率分別為1 MHz、5 MHz和10 MHz時(shí)的調(diào)頻線性度如表1所示。

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　　表1中可以看出，隨著鑒相頻率的升高，調(diào)頻線性度也在不斷被優(yōu)化。

　　3 結(jié)束語(yǔ)

　　本文介紹了一種通過(guò)快速改變鎖相環(huán)分頻比N的方法產(chǎn)生線性調(diào)頻信號(hào)的頻率綜合器。并用ADS軟件對(duì)模型進(jìn)行了仿真和分析。

　　仿真結(jié)果表明，通過(guò)快速改變鎖相環(huán)分頻器的分頻比，能夠得到精度與線性度都較好的線性調(diào)頻頻信號(hào)。當(dāng)選取適當(dāng)?shù)姆诸l比N的跳變間隔時(shí)，隨著鑒相器頻率的升高，頻率極值點(diǎn)處的峰值過(guò)沖逐漸變小，調(diào)頻線性度也得到了優(yōu)化。