一種高碼速率的微波鎖相調頻源
對于變容二極管,它的結電容Cj與所加的電壓信號VR之間有如下關系:
式中,嘉變容二極管內建電位差(對于GaAS管,φ=1.3V);C`0是VR=0時的結電容,為一常數;γ是電容-電壓斜率指數。
選擇變容二極管,電容-電壓斜率指數γ是我們應考慮的重要因素。因為,γ≈1的變容二極管僅適用于窄帶調制,而1.2<γ<1.4的變容二極管是寬帶調制的最佳選擇。例如,選取美國MACOM公司生產的GaAs超突變結變容二極管MA46482,其γ值為1.25。
2.2 環(huán)路濾波器和積分器電路
環(huán)路濾波器和積分器電路如圖4所示。其中,環(huán)路濾波器采用有源比例積分低通濾波器,由運算放大器CA3140E和 、 、C組成。積分器由另一個CA3140E和 構成,為有源積分器。
環(huán)路濾波器中 、 、C的值由環(huán)路自然諧振角頻率ωn和阻尼系統(tǒng)ξ這兩個參數決定。其計算公式為
在設計中,選取ωn=2π×100rad/s,ξ=0.707,kV=2π×8×106rad/sV,kD=20.12V/rad,n=320,c=0.1μF,經過計算得到R1=477.4kΩ,R2=22.5kΩ。實際取R1=470kΩ,R2=22kΩ。
對于有源積分器,它的積分時間常數計算式為
另外,為確保有源積分器能正常工作,其運算放大器的3腳應接上一個20kΩ的電阻。
2.3 分頻器鏈路
鎖相環(huán)路中的分頻器鏈路是使用÷4分頻器IFD-53110和÷80分頻器SE114來組成,如圖5所示。IFD-53110是微波高速分頻器,屬于微波和ECL電路,最高工作頻率達3500MHz,微帶封裝結構,體積比較小。SE114為ECL和TTL集成電路,最高工作頻率可達1000MHz。
該分頻器鏈路的輸入信號為經微帶耦合輸入的VCO信號,四分頻器和八十分頻器之間是通過一個阻容耦合網絡連接,鏈路輸出信號,即經320次分頻后的VCO信號送到鑒相器輸入端口。
3 實驗研究結果
本調頻源的振蕩管選用AT-42070晶體管,鑒相器是MC4344集成塊,晶振參考源選用溫補晶振ZWB-18B。將微波高速分頻器和FM/VCO電路制作在40×30 的微帶片子上,鎖相環(huán)路和其它電路一起制作在76×79 的印制板上,整個調頻源體積為115×85×35 。經過精心調試和反復實驗后,調頻源達到了以下主要技術指標:
·工作頻率:S頻段;
·輸出功率大于100mW;
·頻率穩(wěn)定度達到 ;
·輸入2.048Mb/s PCM信號,調制頻偏±700kHz;
·雜波抑制比高達62dBc;
·工作電壓+27V,電流0.25A。
總之,準兩點注入式鎖相調頻源,具有平坦的寬帶調制特性。當積分器的參數設計適當時,調制特性與環(huán)路參數無關,使環(huán)路參數的設計范圍增大,有利于提高調頻源鎖定狀態(tài)的穩(wěn)定性,該調頻源適用于2Mb/s測控通信系統(tǒng)調頻發(fā)射設備的研制。文中的分析結果和給出的主要電路,在技術上有較大的參考價值。
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