一种星用基于srd倍频锁相频率源的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及星载通信电子技术系统技术领域，特别涉及一种星用基于SRD倍频锁相频率源。
【背景技术】
[0002]频率源是通信电子设备的核心部件，在导航、精确制导、雷达、通信、电子对抗等领域得到越来越多的应用。现代军事电子对频率源提出了越来越高的要求。以往星载频率源设计方案多采用单环数字锁相技术，此方案的相位噪声指标受元器件等级及采购限制，已不能满足日益提高的系统指标要求。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种星用基于SRD倍频锁相频率源，该频率源采用数字锁相与SRD倍频器内插混频的方案，可以有效降低频率源相位噪声。
[0004]本发明的上述目的通过以下方案实现:
[0005]—种星用基于SRD倍频锁相频率源，包括倍频放大器、混频器、低通滤波器、鉴相器、环路滤波器、VCO和微带滤波器，其中:
[0006]倍频放大器:包括放大电路、SRD倍频网络、带通滤波器和放大器;放大电路将外部输入的参考频率信号进行功率放大后输出给SRD倍频网络;SRD倍频网络对放大后的参考频率信号进行倍频，输出给带通滤波器进行滤波，然后再经过放大器放大后，输出射频信号给混频器；
[0007]混频器:接收倍频放大器输出的射频信号，以及VCO输出的信号，对所述两路信号进行混频后，输出中频信号到低通滤波器；
[0008]低通滤波器:将从混频器接收的中频信号进行滤波后输出给鉴相器；
[0009]鉴相器:接收外部输入的参考频率信号，以及低通滤波器输出的中频信号;对所述两个信号进行比较，得到包含所述两个信号频差信息的差拍信号，输出给环路滤波器，当所述两个信号的频率相同时，环路锁定；
[0010]环路滤波器:对鉴相器输出的差拍信号进行放大滤波后，产生控制电压并输出给VCO ；
[0011 ] VCO:上电起始，产生振荡频率为f的自由振荡信号，所述信号分为两路，一路输出到微带滤波器经滤波后向外输出，另一路经VCO内置的分频器进行分频后输出给混频器;在鉴相器环路锁定之后，产生振荡频率为fo的本振信号，所述本振信号分为两路，一路输出到微带滤波器经滤波后向外输出，另一路经VCO内置的分频器进行分频后输出给混频器，用于维持鉴相器环路锁定；
[0012 ]微带滤波器:接收VCO输出的信号，滤波后向外部输出。
[0013]上述的星用基于SRD倍频锁相频率源，采用MIC工艺实现分腔设计，其中:将放大电路、SRD倍频网络、带通滤波器和放大器独立成腔，作为倍频腔;将混频器、低通滤波器独立成腔，作为混频腔;将鉴相器、环路滤波器、VCO和微带滤波器独立成腔，作为环路腔。
[0014]上述的星用基于SRD倍频锁相频率源，SRD倍频网络包括信号源、电阻Rg、电容Cb、电感Lb、电阻Rb、电感Lm、电容Cm、电感L、电容Ct、阶跃恢复二极管SRD、AN/4微带线、电容Ce和负载电阻RL，其中:
[0015]信号源的两端分别连接电阻Rg和电容Cb，电阻Rg的另一端连接电阻Rb，电阻Rb与电感Lb串联，电感Lb的另一端与电容Cb连接;电容Cm与串联的电阻Rb和电感Lb并联;电感Lm的一端与电容Cm和电感Lb的连接端相连，另一端连接电感L，电感L的另一端与阶跃恢复二极管SRD的阳极相连；电容Ct的一端与电感Lm和电感L的连接端相连，另一端与电容Cm和电阻Rb的连接端相连，且与阶跃恢复二极管SRD的阴极相连;λΝ/4微带线的一端与阶跃恢复二极管SRD的阳极相连，另一端与电容Ce相连，电容Ce的另一端与负载电阻RL相连；负载电阻RL的另一端与阶跃恢复二极管SRD的阴极相连。
[0016]上述的星用基于SRD倍频锁相频率源，电容Ce选用交指电容，并与λΝ/4微带线进行匹配连接，构成异形微带线。
[0017]本发明与现有技术相比，具有以下优点:
[0018](I)、本发明采用内插混频技术，将数字锁相环与SRD倍频器结合，利用SRD倍频器产生射频信号，利用VCO产生的分频信号作为本振信号，并利用锁相环的差拍信号产生VCO的控制电压，从而在锁相环锁定时，产生稳定的本振信号，将该本振信号下变频至一个较低的中频频率，从而将环路内的分频数N降低数倍，达到改善频综相位噪声的目的；
[0019](2)、本发明采用的VCO中内置有分频器，相对于独立设置的分频器，有益于频率源小型化实现；
[0020](3)、本发明采用微带滤波器对输出信号进行滤波，该微带滤波器可以在印刷板上直接光刻实现，有益于频率源小型化实现。
【附图说明】
[0021 ]图1为本发明的星用基于SRD倍频锁相频率源组成框图；
[0022]图2为本发明中SRD倍频网络的电路原理图；
[0023]图3为本发明中SRD倍频网络中由异形微带线构成的谐振网络模型；
[0024]图4为本发明实施例中SRD倍频网络参数优化前输出的频谱图；
[0025]图5为本发明实施例中SRD倍频网络参数优化后输出的频谱图。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图和具体实例对本发明作进一步详细的描述:
[0027]如图1所示，本发明的星用基于SRD倍频锁相频率源包括倍频放大器、混频器、低通滤波器、鉴相器、环路滤波器、VCO和微带滤波器，其中，倍频放大器包括放大电路、SRD倍频网络、带通滤波器和放大器。该频率源可以应用于Ku、Ka频段。
[0028](一)、各模块功能
[0029](I)倍频放大器
[0030]倍频放大器用于对外部输入的参考频率信号进行放大、倍频、滤波和再次放大。其中，放大电路将外部输入的参考频率信号进行功率放大后输出给SRD倍频网络，该放大电路可以采用三级FET管级联实现参考频率信号功率放大，为SRD倍频网络提供驱动，从而减小信号倍频损耗。SRD倍频网络用于对放大后的参考频率信号进行倍频，输出给带通滤波器进行滤波，然后再经过放大器放大后，输出射频信号给混频器。其中，带通滤波器可以选用高Q值带通滤波器，以获取较好的频谱纯度，该带通滤波器带外抑制大于50dBc，经滤波后的信号作为RF输入供给混频器。
[0031]上述的SRD倍频网络可以通过如图2所示的电路实现，该电路包括偏置网络、匹配网络、脉冲发生器和谐振网络，具体包括信号源、信号源电阻Rg、电容Cb、电感Lb、电阻Rb、电感Lm、电容Cm、电感L、电容Ct、阶跃恢复二极管SRD、AN/4微带线、电容Ce和负载电阻RL，其中:信号源的两端分别连接电阻Rg和电容Cb，电阻Rg的另一端连接电阻Rb，电阻Rb与电感Lb串联，电感Lb的另一端与电容Cb连接;电容Cm与串联的电阻Rb和电感Lb并联；电感Lm的一端与电容Cm和电感Lb的连接端相连，另一端连接电感L，电感L的另一端与阶跃恢复二极管SRD的阳极相连；电容Ct的一端与电感Lm和电感L的连接端相连，另一端与电容Cm和电阻Rb的连接端相连，且与阶跃恢复二极管SRD的阴极相连;λΝ/4微带线的一端与阶跃恢复二极管SRD的阳极相连，另一端与电容Ce相连，电容Ce的另一端与负载电阻RL相连;负载电阻RL的另一端与阶跃恢复二极管SRD的阴极相连。
[0032 ]在以上所述的SRD倍频网络电路中，谐振网络中电容Ce选用交指电容，并与λΝ/4微带线进行匹配连接，构成异形微带线，仿真电路模型如图3所示。这种异形微带线构成的谐振网络，得到的倍频信号功率高、稳定性好，对电路制造中的工艺偏差和外界温度变化不敏感，易于进行工程实现。
[0033](2)混频器
[0034]混频器接收倍频放大器输出的射频信号，以及VCO输出的信号，对所述两路信号进行混频后，输出中频信号到低通滤波器；
[0035](3)低通滤波器
[0036]由于混频器输出