专利名称：基于NPN三极管的100MHz三倍频器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种射频倍频器，尤其是三极管制作三倍频器方法。
背景技术：
在通讯、雷达等设备中经常需要使用相参的低相位噪声的300MHz信号给DDS (数 字直接频率合成)电路提供时钟，用以产生发射波形。300MHz信号的相位噪声直接影响到 发射波形的相位噪声，相位噪声是影响雷达改善因子的关键指标，如何产生相参的低相位 噪声的300MHz信号就相当重要。雷达中常使用IOOMHz的高稳定低相位噪声的恒温晶振作 为时钟源，用一个三倍频器将IOOMHz信号进行三倍频即可得到相参的300MHz信号。目前 IOOMHz三倍频的办法有两种
1、购买IOOMHz三倍频模块直接使用；
2、使用二极管或三极管设计三倍频器。显然第二种方式成本低，经济实惠还有利于整体电路结构的设计。使用二极管或三极管设计倍频器按倍频次数分为低次倍频、高次倍频器，低次倍 频一般指五次以下倍频，这类倍频器是通过电容呈非线性变化的变容管的作用或晶体三极 管C类放大的非线性阻抗实现的，随着倍频次数的增加倍频效率和输出功率将迅速降低。 高次倍频主要使用阶跃二极管倍频。从工作原理又分为非线性电阻倍频和非线性电抗倍 频。非线性电阻倍频是利用双极性晶体管(BJT)、场效应晶体管(FET)或二极管的非线性电 阻效应把正弦波变成电流脉冲再用选频滤波器完成倍频；非线性电抗倍频器是利用PN结 电容的非线性变化得到输入信号的谐波，进滤波器选出需要的频率。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种低成本、低相位噪声指标的基于NPN三极管的 IOOMHz三倍频器。为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案
一种基于NPN三极管的IOOMHz三倍频器，其特征在于，由NPN三极管、输入匹配电路、 隔离电路、电源分压滤波电路、输入匹配与基波空闲电路、二次、四次谐波空闲电路与输出 滤波电路组成，其中，输入匹配电路与隔离电路连接，隔离电路连接于NPN三极管的基极， 三极管的发射极连接电阻R和电容C组成的交、直流回路，三极管的集电极连接输出匹配与 基波空闲电路，输出匹配电路与基波空闲连接二次、四次谐波空闲电路与输出滤波电路。本发明的基于NPN三极管的IOOMHz三倍频器，成本低廉、引入的额外噪声小，输出 的信号相位噪声指标优良。输出的频率成份少，易于解决电磁兼容问题。
图1为本发明的电路原理框图； 图2为本发明的原理电路图。
下面结合附图将对本发明进行进一步的详细描述。
具体实施例方式本发明采用的理论基础是利用三极管PN结电容的非线性变化得到输入信号的谐 波，再用滤波器选频；利用三极管倍频随着倍频次数的增加倍频效率和输出功率将迅速降 低的特点，有效解决了倍频器多次谐波引起的电磁兼容问题。为了降低倍频引起的相位噪声恶化，使低噪声系数的NPN三极管在低电压小电流 C类状态下工作，输入端的输入匹配电路采用LC耦合电路，使激励源阻抗与三极管基极到 发射极间的输入阻抗相匹配，并使用IOOMHz低通滤波器进行隔离谐波，三极管输出端集电 极设计有匹配电路、基波空闲电路(IOOMHz回路)、二次和四次谐波空闲电路，最后通过带通 滤波器构成的滤波电路输出300MHz频率。请参阅附图1和2，本发明的基于NPN三极管的IOOMHz三倍频器，由NPN三极管、 输入匹配电路、隔离电路、电源分压滤波电路、输入匹配与基波空闲电路、二次、四次谐波空 闲电路与输出滤波电路组成，其中，输入匹配电路与隔离电路连接，隔离电路连接于NPN三 极管的基极，三极管的发射极连接电阻R和电容C组成的交、直流回路，三极管的集电极连 接输出匹配与基波空闲电路，输出匹配电路与基波空闲连接二次、四次谐波空闲电路与输 出滤波电路。由于300MHz信号要求低相位噪声，那么需要尽量减少由于倍频电路引进的噪声。 减少附加噪声一般有以下几种办法
1、选用低噪声系数的三极管，2、尽量减小供电电源纹波，3.低电压、低电流工作。本实施例选用了噪声系数小于0. 8的NPN三极管，工作电压2. 7V，工作电流20mA， 电源上使用LC、RC双重滤波。1)供电端电源分压滤波电路由电容器C1、C2、C3、C4、C5和电感L1、L2以及电阻 器Rl、R2共同组成三极管的偏置供电电路；其中，电容器Cl、C2、C3和电感Ll组成一个LC 电源滤波器，电容C4、电阻Rl组成一个RC滤波器，同时电阻R1、R2又组成分压、限流电路， 使三极管工作在2. 7V。2)基极输入端电容C6、电感L3组成三极管的基极输入匹配电路，使基波信号顺 利通过，提高倍频效率；隔离电路隔离电路使用电感L5、电容C8组成IOOMHz带通滤波器， 用以滤除通过三极管反串的二次以上谐波，增加倍频器的隔离度。3)集电极输出端电感L2、电容C5、C9组成输出匹配电路与IOOMHz基波空闲电 路，使基波分量形成回路；电感L6、电容Cll组成二次谐波200MHz空闲电路，使二次谐波 分量形成回路；电感L4、电容C7组成300MHz带通滤波器；电感L7、电容C12组成四次谐波 400MHz空闲电路，使四次谐波分量形成回路。4)发射极端电阻R3、电容ClO形成三极管的交、直流回路。
权利要求
一种基于NPN三极管的100MHz三倍频器，其特征在于，由NPN三极管、输入匹配电路、隔离电路、电源分压滤波电路、输入匹配与基波空闲电路、二次、四次谐波空闲电路与输出滤波电路组成，其中，输入匹配电路与隔离电路连接，隔离电路连接于NPN三极管的基极，三极管的发射极连接有电阻R和电容C组成的交、直流回路，三极管的集电极连接输出匹配与基波空闲电路，输出匹配电路与基波空闲连接二次、四次谐波空闲电路与输出滤波电路。
2.如权利要求1所述的基于NPN三极管的IOOMHz三倍频器，其特征在于所述输入匹配电路采用LC耦合电路；所述隔离电路使用电感L5、电容C8组成IOOMHz低通滤波器；所述电源分压滤波电路由电容器Cl、C2、C3、C4、C5和电感Li、L2以及电阻器Rl、R2 共同组成三极管的偏置供电电路；其中，电容器C1、C2、C3和电感Ll组成一个LC电源滤波 器，电容C4、电阻Rl组成一个RC滤波器，同时电阻R1、R2又组成分压、限流电路，使三极管 工作在2. 7V ；所述输出匹配电路与基波空闲电路是由电感L2、电容C5、C9组成输出匹配电路与 IOOMHz基波空闲电路，使基波分量形成回路。
3.如权利要求1所述的基于NPN三极管的IOOMHz三倍频器，其特征在于，所述的二次、 四次谐波空闲电路与输出滤波电路是电感L6、电容Cll组成二次谐波200MHz空闲电路，使 二次谐波分量形成回路；电感L4、电容C7组成300MHz带通滤波器；电感L7、电容C12组成 四次谐波400MHz空闲电路，使四次谐波分量形成回路。
全文摘要
本发明公开了一种基于NPN三极管的100MHz三倍频器，由NPN三极管、输入匹配电路、隔离电路、电源分压滤波电路、输入匹配与基波空闲电路、二次、四次谐波空闲电路与输出滤波电路组成，其中，输入匹配电路与隔离电路连接，隔离电路连接于NPN三极管的基极，三极管的发射极连接电阻R和电容C组成的交、直流回路，三极管的集电极连接输出匹配与基波空闲电路，输出匹配电路与基波空闲连接二次、四次谐波空闲电路与输出滤波电路。其成本低廉、引入的额外噪声小，输出的信号相位噪声指标优良。输出的频率成份少，易于解决电磁兼容问题。
文档编号H03B19/00GK101931367SQ20101050417
公开日2010年12月29日 申请日期2010年10月12日 优先权日2010年10月12日
发明者高阳 申请人:西安天伟电子系统工程有限公司