《電子技術(shù)應(yīng)用》
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Ka波段頻率源建模分析與設(shè)計
2021年電子技術(shù)應(yīng)用第7期
江潤東，姚金杰，姬娜娜，李嘉浩
中北大學(xué) 信息探測與處理山西省重點實驗室，山西 太原030051
摘要： 利用鎖相環(huán)與多次倍頻的方式設(shè)計了一個Ka波段的用于小型化交會參數(shù)探測單元的頻率源。該頻率源輸出頻率為36 GHz，輸出功率大于15 dBm。在設(shè)計時使用數(shù)學(xué)建模的方法對鎖相環(huán)各個部分進行建模，然后得到系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，通過對閉環(huán)系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)分析，得到能夠使系統(tǒng)穩(wěn)定工作的系統(tǒng)參數(shù)。最后使用裸芯片以微組裝的形式加工到RO4350和RO5880基板與腔體上，并完成測試。測試結(jié)果表明，使用數(shù)學(xué)建模的方式能夠得到穩(wěn)定工作頻率源。
中圖分類號： TN952
文獻標(biāo)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(shè)計[J].電子技術(shù)應(yīng)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(chǎn)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(jié)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(shè)計制作了一個Ka波段的頻率源，并完成了對頻率源的調(diào)試。

    倍頻頻率源通常的產(chǎn)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(shè)計，現(xiàn)在通常采用軟件設(shè)計直接給出鎖相環(huán)的參數(shù)[5-7]，對于這樣的設(shè)計方法，在課題組的幾次設(shè)計中使用芯片公司軟件給出的電路參數(shù)進行設(shè)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(xué) 信息探測與處理山西省重點實驗室，山西 太原030051)




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