《電子技術應用》
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Ka波段频率源建模分析与设计
2021年电子技术应用第7期
江润东，姚金杰，姬娜娜，李嘉浩
中北大学 信息探测与处理山西省重点实验室，山西 太原030051
摘要： 利用锁相环与多次倍频的方式设计了一个Ka波段的用于小型化交会参数探测单元的频率源。该频率源输出频率为36 GHz，输出功率大于15 dBm。在设计时使用数学建模的方法对锁相环各个部分进行建模，然后得到系统的传递函数，通过对闭环系统的系统函数分析，得到能够使系统稳定工作的系统参数。最后使用裸芯片以微组装的形式加工到RO4350和RO5880基板与腔体上，并完成测试。测试结果表明，使用数学建模的方式能够得到稳定工作频率源。
中圖分類號： TN952
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.211282
中文引用格式： 江潤東，姚金杰，姬娜娜，等. Ka波段頻率源建模分析與設計[J].電子技術應用，2021，47(7)：12-16.
英文引用格式： Jiang Rundong，Yao Jinjie，Ji Nana，et al. Analysis and design of Ka-band frequency source modeling[J]. Application of Electronic Technique，2021，47(7)：12-16.
Analysis and design of Ka-band frequency source modeling
Jiang Rundong，Yao Jinjie，Ji Nana，Li Jiahao
Shanxi Key Laboratory of Signal Capturing & Process，North University of China，Taiyuan 030051，China
Abstract： In this paper, a Ka-band frequency source for miniaturization of rendezvous parameter detection unit is designed by using PLL and multiple frequency multiplication. The output frequency of the frequency source is 36 GHz and the output power is higher than 15 dBm. In this design, the mathematical modeling method is used to model each part of the PLL, and then the transfer function of the system is obtained. Through the analysis of the system function of the closed-loop system, the system parameters that can make the system work stably are obtained. Finally, dies are fabricated on the substrate and cavity of RO4350 and RO5880 in the form of micro assembly, and then be tested. The test results show that the stable working frequency source can be obtained by using mathematical modeling.
Key words : phase locked frequency source；mathematical modeling；closed loop characteristic

0 引言

    在固定頻率多普勒雷達體制的Ka波段交會參數(shù)探測單元中，高頻率發(fā)射信號的產生對系統(tǒng)極為重要。輸出信號要求功率高、相噪低。通常為了獲得低相噪的輸出信號，常常采用鎖相環(huán)與直接數(shù)字式頻率合成器(Direct Digital Synthesizer，DDS)混合使用的方式，這樣可以實現(xiàn)很低的相噪[1-2]。但是由于本文是對于需要小型化的交會參數(shù)探測單元，這樣的方式顯然并不適用，在這樣的情況下，低相噪不得不對小型化做出讓步。本文使用鎖相環(huán)輸出與倍頻相結合的方法[3-4]，通過對鎖相環(huán)進行建模分析，對鎖相環(huán)的參數(shù)進行了分析確定，最后設計制作了一個Ka波段的頻率源，并完成了對頻率源的調試。

    倍頻頻率源通常的產生方式通常為對鎖相環(huán)或者DDS的輸出信號進行倍頻。對于鎖相環(huán)的設計，現(xiàn)在通常采用軟件設計直接給出鎖相環(huán)的參數(shù)[5-7]，對于這樣的設計方法，在課題組的幾次設計中使用芯片公司軟件給出的電路參數(shù)進行設置，發(fā)現(xiàn)鎖相環(huán)容易失鎖，使用示波器觀察環(huán)路濾波器的輸入信號發(fā)現(xiàn)為一頻率穩(wěn)定的正弦波，鎖相指示信號僅在上電最初的時候給出環(huán)路鎖定的信號。針對環(huán)路失鎖的現(xiàn)象，本文針對鎖相環(huán)的各個部分建模，對環(huán)路進行定性分析，最后使用鎖相環(huán)輸出倍頻方式實現(xiàn)穩(wěn)定Ka波段信號輸出。




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作者信息：

江潤東，姚金杰，姬娜娜，李嘉浩

(中北大學 信息探測與處理山西省重點實驗室，山西 太原030051)




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