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(guān)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(shí)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(chǎn)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(gè)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ξ這兩個(gè)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(jīng)過(guò)計算得到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(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(lái)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(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(guò)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(gè)調頻源體積為115×85×35 。經(jīng)過(guò)精心調試和反復實(shí)驗后，調頻源達到了以下主要技術(shù)指標：

·工作頻率：S頻段；

·輸出功率大于100mW；

·頻率穩定度達到 ；

·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(diǎn)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(shí)，調制特性與環(huán)路參數無(wú)關(guān)，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)的穩定性，該調頻源適用于2Mb/s測控通信系統調頻發(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(shù)上有較大的參考價(jià)值。