頻率源技術

頻率源技術

頻率源即頻率合成器。它廣泛應用于雷達、通信、電子對抗、遙感遙測及電子儀器領域。

頻率合成器是由一個或幾個高穩定的參考頻率，產生出所需頻率的裝置。它往往是電子設備的心臟。頻率合成器的實現有只采用倍頻、分頻和混頻手段的直接頻率合成，鎖相環（PLL）頻率合成和直接數字頻率合成（DDS）這三種基本方法。但在很多場合，一個頻率合成器往往是這些基本方法的綜合運用。

相位噪聲PhaseNoise：由于電路中的各種隨機噪聲信號對輸出頻率的調頻/調相，使輸出頻率存在隨機的瞬時抖動，即頻率合成器有一個短期頻率穩定度指標。該指標可以用阿侖方程表征，但測量不便。從頻域來看，輸出譜不再是單一譜線，而是在中心譜線兩側有一個噪聲譜的邊帶。噪聲邊帶能量越大，意味著短期頻率穩定度越低，相位噪聲即頻率源短期頻率穩定度的頻域表征。相位噪聲較方便的測試方法即輸出頻率的功率與距離該頻率的某處的單邊帶1Hz帶寬內的噪聲能量之比。相位噪聲很容易從頻譜儀上測量，其單位為dBc/Hz@kHz。

輸出頻率范圍：AvailableFrequency頻率合成器在滿足技術指標條件下能產生出的頻率范圍，以下采用微波頻段常用的劃分來指明工作頻率，而所列出的技術指標一般指在本頻段中心頻附近的指標。

頻段符號 Symbol of Waveband	VHF	P	L	S	C	X	Ku
頻率區間 Waveband Range GHz	0.01~ 0.225	0.225~ 0.39	0.39~ 1.55	1.55~3.9	3.9~6.2	6.2~10.9	10.9~18
中心頻率 Centre Frequency GHz	0.1	0.3	1	2.7

跳頻間隔StepSize：跳頻間隔又稱步長或頻率分辨率該指標是指跳頻源的相鄰兩頻點的間隔。

頻率漂移TemperatureStabilityandAgingRate：由于溫度變化及器件老化等因素影響。輸出頻率會發生較慢的變化，即頻率合成器有長期頻率穩定度指標，俗稱頻率漂移。頻率漂移分為溫漂和時漂，頻率溫漂用工作溫度范圍內頻率的相對變化率表示，單位為ppm(10-6)，常用的頻率時漂指標之一為一年內頻率的相對變化率。實際上，以上頻率溫漂和時漂指標均由頻率合成器中的參考頻率的溫度漂移指標和老化率 決定。

頻率合成產品其頻率溫漂大致可分為以下 4 個等級。用戶可根據需要提出要求。

級別 Level	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ	Ⅳ
溫漂 T emperature Stability （ ppm ）	± （ 20~100 ）	± （ 1~5 ）	± （ 0.1~0.5 ）	<0.01
工作溫度范圍 Temperature Range	-40~+85℃	-55~+85℃	-55~+85℃	-10~+70℃

頻率合成器的時漂（年老化率）一般在（ 1~2 ） ppm/ 年以下。 

跳頻時間 Settling Time： 跳頻時間又稱為調諧時間，指跳頻源從任一輸出頻率改變到另一輸出頻率，在一定的頻率誤差要求下，所需時間。 DDS 頻率源的跳頻時間可做到 μs 量級（包括頻率控制碼格式轉換的時間在內），而 PLL 頻率源的跳頻時間一般都在數十 μs 以上。

雜散抑制SpurSuppression：雜散一般指不包括輸出頻率諧波的其它寄生輸出頻率。雜散抑制指標可以用輸出頻點的功率與指定頻率區間的雜散譜功率之比來表示，其單位為dBc。對PLL跳頻源而言，總是存在著跳頻時間與雜散抑制指標的相互制約。這是因為PLL內的環路濾波器帶寬越窄，雜散抑制指標越高，但跳頻時間也會加長。對DDS頻率源而言，輸出譜越寬，雜散抑制指標越差。

諧波抑制 harmonic Suppression： 諧波抑制是指輸出基波功率與其較大諧波功率之比。單位為dBc。由于諧波只反映輸出信號的波形，且諧波頻率往往遠離系統工作帶寬，所以該指標有時不作過高要求。

輸出功率及功率波動PowerOutputandFlatness：微波輸出功率一般用dBm表示。頻率源產品一般為小功率（0~10dBm）輸出。但也可按用戶要求提供大功率輸出。輸出功率受溫度影響較大，產品的輸出功率波動一般為±1dBm。

跳頻方式 Programming： 頻率源的跳頻方式一般為并口送數，也可按用戶要求提供串口送數或其他接口。 負載牽引 Load Pulling： 指頻率源輸出對負載變化的敏感程度。對自由振蕩頻率源，負載牽引會造成輸出頻率的變化，即所謂頻率牽引，對鎖相調制源，負載牽引往往引起輸出端口畸變。以下頻率源產品均經無源或有源隔離器輸出。典型負載為 50Ω （ VSWR<1.5 ），但對其它負載仍能正常工作。 輸出口隔離度Isolation： 當頻率源有兩個以上的輸出口時，需要考察端口之間的隔離度。A端口對B端口的隔離度指A 端口輸出功率與 B 端口泄漏功率之比。以下能做到隔離度指標如下： 頻段 Waveband VHF P L S C X Ku 隔離度 Isolation （ dBc ） 75 75 70 70 60 50 50