電源紋波對頻率源頻譜純度的影響
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摘 要：雷達接收機中，頻率源是非常關鍵的，當前由于在雷達目標探測方面的能力要求進一步加大，在頻率源頻譜純度方面的要求也在逐步提高，在此過程中主要需要對相位噪聲等進行有效的控制。
關鍵詞：電源紋波；DDS；頻譜純度；轉換電壓；影響
1 電源紋波對頻譜純度的影響
在實際操作的過程中，頻率源需要使用的電源可以分為兩種，也就是低壓線性電源以及開關電源。和這兩種電源實現技術相比，線性電源是一種不需要進行高頻開關工作的器件，因為其具有較為簡單的結構而且輸出的紋波相對較?。?5 mV）等諸多優點，在輸入濾波工作較為完善的情況下不會出現高頻干擾噪聲。但是開關電源因為在操作的過程中使用了高頻開關電路，這樣就會導致在直流電壓輸出的過程中出現較大的紋波（>50 mV），所以在輸出端需要進行穩壓管的設置，這樣能夠進一步對紋波的情況進行改善。
電源干擾造成的頻譜純度的影響，主要是因為在變壓器和整流后出現的一些疊加紋波電壓分量，需要利用合理的方法調制基準信號，特別是調制晶振頻譜而造成的相位噪聲惡化以及雜散譜的情況。這種噪聲在操作的過程中是近端干擾噪聲的一種，在晶振信號的噪聲基底直接作用。與此同時，在放大和分頻晶振信號的時候，可能會由于沒有進行合理的濾波設計，造成傳導干擾的出現而對輸出信號的相位噪聲和雜散產生影響。使用，在進行電路設計的過程中一定要重視對電源濾波工作進行加強，以便對電源紋波進行抑制。
2 頻率源受電源紋波影響的理論分析
2.1 全相參直接合成頻率源
電源紋波會在工作的過程中直接影響基準信號，在進行操作的過程中最終導致頻率源的相位噪聲出現較大的影響，主要是發出的信號在使用倍頻器以及放大器處理后，因為在操作的過程中信號和噪聲在放大特性方面具有較大的區別，所以在放大了工作頻率后，導致噪聲的基底變高，這樣就會導致雜散紋波在經過調制后會逐步抬得。在操作的過程中干擾會逐步被放大，導致最終影響整個系統的工作效率。
2.2 數字鎖相頻率源
數字鎖相頻率合成器主要是利用鎖相環（PLL）來進行工作的，主要是為了鎖定振蕩器的輸出頻率。在鎖相環實際進行工作的時候，因為電源紋波的影響，可能會干擾晶體振蕩器近端噪聲，這樣最終導致的結果是振蕩器的相噪性能出現惡化的情況。這些干擾不單單可能會導致相位噪聲出現惡化的情況，更會造成調制、放大后產生調幅或調頻雜散的問題，導致鎖相環路失鎖，最終造成頻率源無法有效地進行工作。
通常來說，這些紋波干擾無法通過理論的方法進行計算，但是由于這些紋波干擾和電路設計具有一定的關聯，所以可以進行相應的優化，比如說，在實際操作的時候，處理小于鎖相環自然頻的噪聲或紋波的過程中，可以利用軟件進行操作對環路帶寬來進行調整，這樣就可以對紋波進行抑制。但是，在實際操作的過程中，電源上的頻率往往會比鎖相環自然頻率的噪聲或紋波大，這樣如果沒有進行合理的處理，就會導致壓控振蕩器的輸出端出現相位抖動的問題，導致一些雜散頻譜分量的出現。所以，需要對壓控振蕩器進行處理，使其與低噪聲、低紋波穩壓器盡量靠近，通過這樣的方法來對供電電路進行處理。
2.3 直接數字合成頻率源
直接數字頻率合成器（DDS）主要是通過穩定的晶體振蕩器（參考源），來對DDS的各組成部分進行同步。DDS的輸出信號相位噪聲會進一步得到改善。但是因為DDS的工作頻率通常條件下比較低，與此同時，在雜散方面又非常嚴重，雷達系統中往往通過DDS+PLL進行結合的方法，或者是通過DDS結合直接頻率合成技術的方法進行合成器的設置。這樣就可以有機地結合DDs技術和PLL頻率合成技術，通過低頻的DDs源對PLL系統進行激勵，通過PLL環路進行倍頻操作，讓DDS信號進行倍頻，符合高頻信號發出的需要，通過濾波器將DDs輸出信號雜波干擾去除。
3 實驗測試
利用仿真的方法可以對電源紋波干擾進行判斷，是在頻譜分析端產生的雜散譜。如此，為了對電源紋波影響頻率源雜散指標的實際情況進行分析，在實驗室的條件下，讓不同的紋波電壓值改變，通過這樣的方法對電源紋波和雜散之間的數據進行處理?？刂茰y試過程中的信號是10 GHz，在輸入的電壓方面控制為±5V、+15V。設置紋波電壓在10mV到50 mV之間，可以通過開關電源對其進行調節。頻譜儀主要使用的是Agilent E4440A。在選擇被測頻率源的過程中，主要選擇了5個直接合成源，以及5個數字鎖相源，具體的數據如下表所示。外加變化的紋波信號后導致雜散指標出現了更為嚴重的變化，通過對比相關的實驗數據可以發現，電源紋波會對頻率源雜散的情況產生較大的影響，通過分析數據，發現通過鎖相源進行電路的合理設計，能夠進一步對干擾進行抑制。
4 結束語
伴隨當前雷達在工作頻率方面進一步提高，設計的過程中越來越重視模塊化設計，開關電源在實際使用的過程中具有更為明顯的優勢，想要對較大的電源紋波進行抑制，可以通過多級穩壓電路來進行操作。
參考文獻：
[1]鞠文耀.用于雷達接收機的開關電源的低紋波設計[J].現代雷達，2001，10（27）：81-82.
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