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4.1 DDS模块的设计 14
4.2 PLL模块的设计 23
5 相位可控信号源的制作与调试 28
5.1 DDS模块的制作与测试 28
5.2 PLL模块的制作与测试 32
结 论 36
致 谢 37
参考文献 38
1 绪论
1.1 研究的背景及意义
相位可控信号源目前被广泛用于相控阵雷达中，以取代传统的移相器[1]。相控阵雷达是一项新兴的雷达发射接收技术，近几年来越来越多地引起业界人士的关注。它的最成功的突破之处在于摒弃了以往雷达天线缓慢迟钝的机械扫描方式，取而代之速度快、多目标同时跟踪的电扫描方式。它的天线为一个平面，无数的相位可控信号源(辐射器)排成矩阵形式，由一台主控计算机控制它们的相位变化，整个天线发射信号的初始相位的改变会使得发射的信号波束指向改变，从而达到扫描的效果[2]。得益于数字控制的快速性，相控阵雷达波束的扫描时间远远小于普通机扫雷达。而且计算机可以把同一天线的不同信号源任意分块，组成多个发射波束不同的子天线，同时跟踪多个不同目标，不会留下扫描盲区[3]。
随着现代电子系统功能的复杂化、体积的小型化、低噪声、抗干扰的发展趋势，人们对频率源的性能要求也越来越高。具有相噪和杂散水平低、高频稳度、高准确度等优点的频率源受到工程师们的青睐。而提高这些指标也成为目前频率综合领域实验研究的主要趋势。这些指标的提高在移动通信和现代雷达等领域中具有重要的应用价值。在移动通信系统[4]中，相位噪声与系统的性能密切相关。相位噪声水平的下降可以提高信道传输信噪比、增加接收机系统的检测灵敏度和减少信号传输过程中的误码率。缩短锁相时间可以使语音通信更流畅，即使信道切换频繁，也不会影响通话的连续性。窜入的杂散和接收信号混频后的频率可能会落入其他系统的信号频率检测带宽以内，使其他系统的接收发生紊乱。降低杂散可以降低工作频段相近的系统之间的干扰。
在现代化的高技术战争中，雷达的作战效能受到种种条件的制约，雷达的生存环境也越来越严峻。敌方的电子战飞机会释放强电磁干扰，混淆雷达的视听；“哈姆”、“百舌鸟”、“响尾蛇”等各种反辐射导弹会跟踪雷达发射信号的路径，最终确定雷达具体方位并进行定点清除；战机、导弹的贴地、贴海飞行也会很好地避开雷达的实现；新一代隐形战机的出现也使得雷达形同虚设。所以今后雷达技术的发展必须要具有抗强干扰、机动灵敏、分辨率高、识别隐身等特点。而这些功能的实现无一不要求雷达的信号源能够频率捷变、稳定度高、准确度高、频谱纯净、相噪和杂散水平较低。
而双路相位可控的信号源也可应用于雷达发射波束的极化方式中去。用一路输出作为水平方向的信号波束，另一路输出作为垂直方向的信号波束。当两路输出相位相同时，发射波束为线极化波；当两路输出相位相差90°时，发射波束为圆极化波。
1.2 频率合成技术的几种主要实现方法[5]
1.2.1 直接模拟频率合成技术
直接模拟频率合成（Direct Analog Frequency Synthesis, DAS）技术是一种早期的频率合成技术，原理简单，易于实现。它由模拟振荡电路起振后产生单一频率的稳定参考频率源，然后通过非线性的谐波发生器生成大量相关谐波，本振与各谐波分量在进行混频、分频和滤波等处理进行频谱搬移，从而产生一系列的频率不同的离散频点[6]。