随着现代雷达技术的快速发展,低相位噪声、低杂散、捷变频的超宽带频率合成器已经成为频率合成器研究的主要趋势。在被广泛应用的线性调频连续波(FMCW)雷达系统中,高线性度、低相位噪声的线性调频频率源是实现系统优良性能的重要前提。本文采用当前流行的直接数字频率合成(DDS)技术与锁相环频率合成(PLL)相结合的技术,研制成功了一款工作带宽达4GHz的C波段低相位噪声的频率合成器。本文主要研究进展包括:(1)进行了 C波段宽带频率合成器的系统方案论证和分析设计。根据某毫米波FMCW雷达系统总体性能要求,确定了 C波段宽带频率合成器的具体的技术指标。为了同时满足输出信号具有快速扫描、低相位噪声、低杂散的要求,通过调研分析现有频率合成技术,结合具体指标,提出了以宽带DDS作为参考信号的PLL频率源设计方案,阐述了该方案的工作原理,并对关键技术指标进行了理论分析与仿真计算。(2)基于ADI公司生产的AD9914芯片研制完成了 500MHz带宽的DDS频率合成器。所解决的关键技术包括:高次倍频链路设计、高速数/模电路电磁兼容设计、单片机控制程序设计与调试。为获得低相位噪声的DDS参考时钟信号,采用阶跃恢复二极管,以100MHz恒温晶振激励,设计了 28次高次倍频链路。实验结果表明,该倍频链在2.8GHz频点上输出功率为0.3dBm,谐波抑制度优于55dBc,相位噪声优于-123.9dBc/Hz@100kHz,与仿真计算数据相一致。采用TI公司的MSP430F5529单片机,设计了 AD9914的控制电路,完成了控制软件的流程设计与编程。PCB设计中充分考虑了高速数字电路的电磁兼容性问题。对硬件电路和控制软件进行了大量的调试,研制成功了宽带DDS模块。实测结果表明,该模块输出频率范围为500MHz～1000MHz,相位噪声优于-130dBc/Hz@100kHz,扫频周期为20ms。该DDS频率合成器为后级的宽带PLL频率源提供了低相位噪声、高频率分辨率的参考信号。(3)完成了C波段宽带锁相环频率合成器设计。PLL鉴相器选择具有极低附加噪声的数字鉴频鉴相器HMC439,该鉴相器不仅降低PLL频率源的相位噪声,而且最大输入频率达到1.3GHz的特性。根据相位噪声及锁定时间等指标要求,对锁相环路滤波器的带宽及其它参数进行仿真优化和调试。实验结果表明:C波段锁相环频率源输出频率范围 4.1GHz～8.1GHz,相位噪声低于-116dBc/Hz@10kHz、-116dBc/Hz@100kHz、-114dBc/Hz@1MHz。(4)将DDS频率源与C波段锁相环频率合成器进行集成,以DDS输出信号作为PLL频率合成器的参考信号,研制成功了超宽带、小步进、快速扫描的C波段频率合成器。实测结果表明,该频率源输出频率范围为4.1GHz～8.1GHz,扫频周期20ms,相位噪声低于-110dBc/Hz@10kHz、-116dBc/Hz@100kHz。本文研制的C宽带频率合成器具有低相位噪声、高杂散抑制、体积小、重量轻、成本低、电路方案简单等特点,已作为高性能宽带频率源应用于某型FMCW毫米波雷达系统。该频率源也适合应用于其他宽带微波毫米波发射系统、宽带接收机、测量仪器等宽带电子系统。