Ka波段頻率源建模分析與設計
2021年電子技術應用第7期
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
摘要： 利用鎖相環與多次倍頻的方式設計了一個Ka波段的用于小型化交會參數探測單元的頻率源。該頻率源輸出頻率為36 GHz，輸出功率大于15 dBm。在設計時使用數學建模的方法對鎖相環各個部分進行建模，然后得到系統的傳遞函數，通過對閉環系統的系統函數分析，得到能夠使系統穩定工作的系統參數。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。測試結果表明，使用數學建模的方式能夠得到穩定工作頻率源。
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.
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波段交會參數探測單元中，高頻率發射信號的產生對系統極為重要。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，常常采用鎖相環與直接數字式頻率合成器(Direct Digital Synthesizer，DDS)混合使用的方式，這樣可以實現很低的相噪[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。本文使用鎖相環輸出與倍頻相結合的方法[3-4]，通過對鎖相環進行建模分析，對鎖相環的參數進行了分析確定，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或者DDS的輸出信號進行倍頻。對于鎖相環的設計，現在通常采用軟件設計直接給出鎖相環的參數[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進行設置，發現鎖相環容易失鎖，使用示波器觀察環路濾波器的輸入信號發現為一頻率穩定的正弦波，鎖相指示信號僅在上電最初的時候給出環路鎖定的信號。針對環路失鎖的現象，本文針對鎖相環的各個部分建模，對環路進行定性分析，最后使用鎖相環輸出倍頻方式實現穩定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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