Design and simulations of an integrated 9.41 ghz 24 channels phased array synchronization by phase locked loop for dual polarized doppler solid state radar for casa student test bed

Abstract

The design and simulations of an integrated 9.41 GHz- 24 channel passed array synchronization by phase looked loop for dual polarized Doppler solid-state radar for the CASA student Test Bed is presented in this thesis. The synchronization module is designed using discrete commercial components with low residual phase noise, low current, low power consumption and low cost. Several architectures for Distribution Local Oscillator (LO) based in PLL are analyzed its advantages and its limitations in terms of amplitude, frequency and phase stability, lower power consumption and lower cost. Active filter loop is designed according to the required loop bandwidth and phase margin which are critical factors in the contribution of deterministic phase noise of various sources in the LO generation. The synchronization module maintain phase, amplitude and frequency stability and purity in a 24 channel system for a dual polarized, Doppler, solid state radar for the Center for Collaborative Adaptive Sensing of the Atmosphere (CASA) Student Test Bed. This is the second stage in building the Solid State Off the Grid radar (SsOTG). The SSOTG is designed to operate at X-band frequency and have a 24 channel system. The full design is completed on a Rogers TMM10i substrate which has a permittivity of 9.8 and a thickness of 0.635 mm. The layout and simulations are carried out using Agilent's Advanced Design System (ADS).

El diseño y simulaciones del módulo de sincronización para 24 canales a 9.41 GHz basado en la técnica de lazo de seguimiento de fase para un radar de estado sólido, Doppler y de doble polarización para el lugar de pruebas liderado por estudiantes (STB por sus siglas en Inglés) de CASA es presentado en esta tesis. El módulo de sincronización es diseñado usando componentes discretos comerciales con bajo ruido en fase, bajo consumo en corriente, bajo consumo de potencia y bajo costo. Varias arquitecturas para la distribución de los osciladores locales basado en lazo de seguimiento de fase (PLL, por sus siglas en inglés) son analizadas sus ventajas y limitaciones en terminos de estabilización de fase, frecuencias, y amplitud, consumo de baja potencia y bajo costo. El filtro de bucle activo está diseñado de acuerdo a los requerimientos de ancho de banda de lazo y el margen de fase, que son factores críticos en la contribución del ruido en phase, determinístico de diversas fuentes del PLL. El modulo de sincronización mantiene estable y pura la fase, amplitud y frecuencia en el sistema a 24 canales para un radar de doble polarización Doppler de estado sólido para el lugar de pruebas liderado por estudiantes CASA. Este trabajo es el segundo paso para la construcción del radar de estado sólido fuera de red (SSOTG, por sus siglas en inglés). SSOTG es un sistema de 24 canales y está diseñado para operar a la frecuencia en banda X. El sistema se diseñó sobre el sustrato TMM10i de Roger Corporation, quien tiene una permitividad de 9.8 y un espesor de 0.635 mm. El layout y simulaciones se llevan a cabo utilizando el simulador "Diseño de Sistemas Avanzados (ADS)" de Agilent's.