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散射特性测试系统是通过向目标发射不同特性的电磁波并接收经由目标散射的回波，对其进行处理分析获取数据[2]。影响整个系统架构和性能的一个关键因素便是发射信号的频段和形式的选择以及其频率稳定度等。而发射信号的质量便取决于系统中的频率源，这也是本课题研究的内容，即X波段频率合成器的设计。
频率合成技术，顾名思义，合成新频率源的技术，结合目前实现的方式进一步定义，即是一种将一个或者多个高性能的参考源通过混频、倍频以及分频等处理方式转换为新的一系列高性能频率源的技术[3]。
频率源是构成现代大部分电子系统的基础，尤其是对于雷达、通信、探测等设备，它的重要性就像心脏之于身体。高性能指标的电子设备首先需要一个高稳定度、高精度的频率源。近年来各类无线电设备的迅速发展，对于频率源的输出频率带宽、频率转换速度、频率分辨率、相位噪声、杂散电平、功耗以及体积等指标提出了越来越高的要求。而随着数字信号处理技术以及集成制造工艺的发展，频率合成技术不断进行着改革，它的研究也有着更为深远的意义。
在上个世纪的三十年代，出现了最早的第一代频率合成技术，即直接频率合成技术（DS），这种技术直接采用各种模拟器件对参考源频率进行扩展与搬移[12] [14]，这样直接获取频率的方式有很快的频率锁定速度，并且没有数字器件的干扰所以获得的信号的相位噪声很低，但是这样也使得它的电路构成十分的复杂，导致频率源的体积庞大，不满足现在设备小型化的需求。
在接下来的十年中随着控制理论的发展与应用，出现了第二代间接频率合成技术（PLL），它是利用锁相环的跟踪特性使压控振荡器受到鉴相器输出的调谐信号的控制，再将压控振荡器的输出信号反馈回去，形成一个稳定的环路从而最终输出一个与参考频率相关的信号，这样大大简化了频率源的电路，并且保持了低相位噪声的优点，但是由于频率的锁定需要一定的时间，所以这种电路的输出频率进行转换的速度比较缓慢[13]~ [17]。
而到了七十年代，在数字电路技术的不断发展中美国学者提出了直接数字频率合成技术（DDS），[18]这是一次质的飞跃，这种形式的频率源基于数字合成的方式可以输出有高频率分辨率的信号，同时它的频率进行转化的速度很快，但是与上两种方式相比，这种技术能达到的频率值很低并且带宽较窄，但是引入了数字技术后也使得电路的相位噪声和杂散进一步恶化[19]~ [20]。
由于上述三种方式有着各自鲜明的优缺点，而对于现代频率源的发展需求单一的方式很难满足，所以紧接着出现了第四代混合频率合成技术，即通过组合上述的基本方式取长补短从而实现最优的方案设计，这样便增加了设计方案的多样性，对于锁相环结构可以进行环内或者环外混频，DDS激励PLL或者PLL内插DDS等等，这样的组合方案已成为目前主流技术。
1.2 研究现状
1.3 论文主要研究工作
本文基于雷达系统对于T/R组件的需求，设计了一款X波段频率合成器，该频率合成器的性能需要满足输出带宽大于500MHz，频率间隔小于250kHz，相位噪声低于-100dBc/Hz@10kHz等指标，并且体积要在整体结构需求限制内以及合理控制成本。首先介绍了频率源系统的主要构成及其原理，主要为DDS和PLL模块的介绍。然后根据项目中提出的W波段频率源的技术指标推出本文需要设计的X波段频率源的指标，确定初步的设计架构，分配每一条链路的性能指标，再根据市售的各类集成芯片的性能、成本等综合考虑选择每个模块所需要的芯片。绘制各个链路的电路原理图以及PCB板图，并制作出实物以及测试主要技术指标，得到比较满意的数据结果，最后进行这次设计的总结和指出不足之处。
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