一种高码速率的微波锁相调频源

对于变容二极管，它的结电容Ｃｊ与所加的电压信号ＶＲ之间有如下关系：

式中，嘉变容二极管内建电位差（对于GaAS管，φ=1.3V）；C`0是VR=0时的结电容，为一常数；γ是电容－电压斜率指数。

选择变容二极管，电容－电压斜率指数γ是我们应考虑的重要因素。因为，γ≈１的变容二极管仅适用于窄带调制，而1.2＜γ＜1.4的变容二极管是宽带调制的最佳选择。例如，选取美国MACOM公司生产的GaAs超突变结变容二极管MA46482，其γ值为1.25。

2.2 环路滤波器和积分器电路

环路滤波器和积分器电路如图4所示。其中，环路滤波器采用有源比例积分低通滤波器，由运算放大器CA3140E和 、 、C组成。积分器由另一个CA3140Ｅ和 构成，为有源积分器。

环路滤波器中 、 、C的值由环路自然谐振角频率ωn和阻尼系统ξ这两个参数决定。其计算公式为

在设计中，选取ωn=2π×100rad/s,ξ=0.707,kV=2π×8×106rad/sV,kD=20.12V/rad,n=320,c=0.1μF，经过计算得到R1=477.4kΩ,R2=22.5kΩ。实际取R1=470kΩ,R2=22kΩ。

对于有源积分器，它的积分时间常数计算式为

另外，为确保有源积分器能正常工作，其运算放大器的3脚应接上一个20kΩ的电阻。

2.3 分频器链路

锁相环路中的分频器链路是使用÷4分频器IFD-53110和÷80分频器SE114来组成，如图5所示。IFD-53110是微波高速分频器，属于微波和ECL电路，最高工作频率达3500MHz，微带封装结构，体积比较小。SE114为ECL和TTL集成电路，最高工作频率可达1000MHz。

该分频器链路的输入信号为经微带耦合输入的VCO信号，四分频器和八十分频器之间是通过一个阻容耦合网络连接，链路输出信号，即经320次分频后的VCO信号送到鉴相器输入端口。

３ 实验研究结果

本调频源的振荡管选用AT-42070晶体管，鉴相器是MC4344集成块，晶振参考源选用温补晶振ZWB-18B。将微波高速分频器和FM／VCO电路制作在40×30 的微带片子上，锁相环路和其它电路一起制作在76×79 的印制板上，整个调频源体积为115×85×35 。经过精心调试和反复实验后，调频源达到了以下主要技术指标：

·工作频率：S频段；

·输出功率大于100mW；

·频率稳定度达到 ；

·输入2.048Mb/s PCM信号，调制频偏±700kHz；

·杂波抑制比高达62dBc；

·工作电压＋27V，电流0.25A。

总之，准两点注入式锁相调频源，具有平坦的宽带调制特性。当积分器的参数设计适当时，调制特性与环路参数无关，使环路参数的设计范围增大，有利于提高调频源锁定状态的稳定性，该调频源适用于2Mb/s测控通信系统调频发射设备的研制。文中的分析结果和给出的主要电路，在技术上有较大的参考价值。