一種高碼速率的微波鎖相調(diào)頻源

對于變?nèi)荻O管，它的結(jié)電容Ｃｊ與所加的電壓信號ＶＲ之間有如下關(guān)系：

式中，嘉變?nèi)荻O管內(nèi)建電位差（對于GaAS管，φ=1.3V）；C`0是VR=0時(shí)的結(jié)電容，為一常數(shù)；γ是電容－電壓斜率指數(shù)。

選擇變?nèi)荻O管，電容－電壓斜率指數(shù)γ是我們應(yīng)考慮的重要因素。因?yàn)椋?gamma;≈１的變?nèi)荻O管僅適用于窄帶調(diào)制，而1.2＜γ＜1.4的變?nèi)荻O管是寬帶調(diào)制的最佳選擇。例如，選取美國MACOM公司生產(chǎn)的GaAs超突變結(jié)變?nèi)荻O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(yùn)算放大器CA3140E和 、 、C組成。積分器由另一個(gè)CA3140Ｅ和 構(gòu)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(gè)參數(shù)決定。其計(jì)算公式為

在設(shè)計(jì)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(jīng)過計(jì)算得到R1=477.4kΩ,R2=22.5kΩ。實(shí)際取R1=470kΩ,R2=22kΩ。

對于有源積分器，它的積分時(shí)間常數(shù)計(jì)算式為

另外，為確保有源積分器能正常工作，其運(yùn)算放大器的3腳應(yīng)接上一個(gè)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(dá)3500MHz，微帶封裝結(jié)構(gòu)，體積比較小。SE114為ECL和TTL集成電路，最高工作頻率可達(dá)1000MHz。

該分頻器鏈路的輸入信號為經(jīng)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(gè)阻容耦合網(wǎng)絡(luò)連接，鏈路輸出信號，即經(jīng)320次分頻后的VCO信號送到鑒相器輸入端口。

３ 實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果

本調(diào)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(bǔ)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(gè)調(diào)頻源體積為115×85×35 。經(jīng)過精心調(diào)試和反復(fù)實(shí)驗(yàn)后，調(diào)頻源達(dá)到了以下主要技術(shù)指標(biāo)：

·工作頻率：S頻段；

·輸出功率大于100mW；

·頻率穩(wěn)定度達(dá)到 ；

·輸入2.048Mb/s PCM信號，調(diào)制頻偏±700kHz；

·雜波抑制比高達(dá)62dBc；

·工作電壓＋27V，電流0.25A。

總之，準(zhǔn)兩點(diǎn)注入式鎖相調(diào)頻源，具有平坦的寬帶調(diào)制特性。當(dāng)積分器的參數(shù)設(shè)計(jì)適當(dāng)時(shí)，調(diào)制特性與環(huán)路參數(shù)無關(guān)，使環(huán)路參數(shù)的設(shè)計(jì)范圍增大，有利于提高調(diào)頻源鎖定狀態(tài)的穩(wěn)定性，該調(diào)頻源適用于2Mb/s測控通信系統(tǒng)調(diào)頻發(fā)射設(shè)備的研制。文中的分析結(jié)果和給出的主要電路，在技術(shù)上有較大的參考價(jià)值。