Forschungszentrum Karlsruhe - Wissenschaftliche Berichte - FZKA 7022

Konzeption und Demonstration eines Frequenzsynthesizers für das Ku-Band mit modernen Frequenzaufbereitungsmethoden

D. Saric

Zusammenfassung
Der vorliegende Bericht dokumentiert die Entwicklung und Realisierung eines modern aufgebauten Synthesizers mit einem Ausgangsfrequenzbereich im Ku-Band zwischen 12 und 19 GHz. In der Signalaufbereitung kommen aktuelle Verfahren, wie ein Synthesizer nach dem Prinzip eines Direct Digital Synthesizers (DDS) und eine breitbandige Phasenregelschleife, zum Einsatz.

Der Direct Digital Synthesizer erzeugt ein Ausgangssignal mit einem Frequenzbereich von 9,5-10,5 MHz und einer Frequenzauflösung besser 10 mHz. Durch die hohe Frequenzauflösung werden im Ku-Band noch Frequenzschritte kleiner 15 Hz ermöglicht. Das DDS-Ausgangssignal dient der nachfolgenden Breitband-PLL als Vergleichsfrequenz. Das phasenstabile Ausgangssignal der PLL von 0,8-1,6 GHz wird in verschiedenen Stufen in den Zwischenfrequenzbereich 0,95-4,30 vervielfacht. In der letzten Stufe wird es durch Aufwärtsmischung und einer weiteren Frequenzverdopplung in das Ku-Band umgesetzt.

Ein erster Prototyp zur Erzeugung des Zwischenfrequenzbereichs 0,95-4,30 GHz wurde realisiert und die Spezifikation der Komponenten der letzten Stufe erstellt.

Diese Arbeit wurde im Rahmen einer Kooperation zwischen dem Institut für Hochleistungsimpuls- und Mikrowellentechnik am Forschungszentrum Karlsruhe und dem Institut für Höchstfrequenztechnik und Elektronik der Universität Karlsruhe (TH) durchgeführt.

Conceptural design and demonstration of a frequency synthesizer for the Ku-band using modern methods of frequency processing

Abstract
The following report describes the development and design of a modern synthesizer architecture generating a signal in the Ku-band between 12 and 19 GHz. State-of-the-art techniques as direct digital synthesizer (DDS) and wide-band PLL are used.

The direct digital synthesizer generates an output frequency in the range of 9.5-10.5 MHz with a resolution better than 10 mHz. The high frequency resolution allows frequency steps smaller than 15 Hz in the Ku-band. The output signal of the direct digital synthesizer is used as a reference by a wide-band PLL with a phase stabilized output frequency in the range of 0,8-1,6 GHz. The PLL output signal is multiplied by factors 2 and 3 to an higher frequency. In the last block this frequency spanning between 0.95-4.30 GHz is up-converted and multiplied to the Ku-band.

This project was possíble through a cooperation between the "Institut für Hochleistungsimpuls- und Mikrowellentechnik" an institution of the Forschungszentrum Karlsruhe, and the "Institut für Höchstfrequenztechnik und Elektronik" of the University of Karlsruhe.

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