寬帶信號(hào)發(fā)生器的關(guān)鍵微波電路設(shè)計(jì)

潘景榮

摘 要：在現(xiàn)在射頻微波測試領(lǐng)域中，信號(hào)發(fā)生器的應(yīng)用范圍實(shí)現(xiàn)相當(dāng)廣泛的，在現(xiàn)階段的應(yīng)用當(dāng)中，主要應(yīng)用到了大量的射頻射頻波的器件，因此對(duì)于射頻波的調(diào)試和測試都是相當(dāng)重要的，因此需要對(duì)電子設(shè)備的維修檢測當(dāng)中進(jìn)行信號(hào)檢測儀的使用。在此種情況下，需要在對(duì)關(guān)鍵微波電路進(jìn)行必要的設(shè)計(jì)。在本文當(dāng)中首先對(duì)其基本理論做出了概述；其次分別對(duì)諧波混頻器和倍頻濾波組件進(jìn)行了分析；最后得出了其測試的結(jié)果和分析。

關(guān)鍵詞：寬帶信號(hào)發(fā)生器 關(guān)鍵微波電路 設(shè)計(jì)

隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，我國的電子電路設(shè)計(jì)已經(jīng)得到了很大程度的發(fā)展，其中出現(xiàn)了很多的寬帶信號(hào)發(fā)生器，其中利用到了關(guān)鍵微波電路的設(shè)計(jì)方式，從而不斷的推進(jìn)了我國電子設(shè)備的發(fā)展前景，其中倍頻器和濾波器的出現(xiàn)就是其中一項(xiàng)重要的內(nèi)容，需要在其基礎(chǔ)理論進(jìn)行掌握和了解的基礎(chǔ)上不斷的實(shí)現(xiàn)對(duì)其的優(yōu)化，從而對(duì)其產(chǎn)生一個(gè)相當(dāng)大的推動(dòng)作用。

一、基本理論

在本文的基礎(chǔ)理論當(dāng)中，需要對(duì)三個(gè)方面的理論作出實(shí)際的分析，在混頻器的理論的當(dāng)中，一般是存在著三個(gè)端口的非線性射頻微波器件，其中的兩個(gè)輸入端口分別輸入本振信號(hào)（LO）和射頻信號(hào)（RF），輸出端口輸出中頻信號(hào)（IF），在混頻器的工作當(dāng)中，主要是對(duì)兩個(gè)不相同的輸入頻率信號(hào)的處理，經(jīng)過處理之后就會(huì)演變成為需要輸出的頻譜，其中的混頻器的輸出信號(hào)當(dāng)中是可以進(jìn)行連續(xù)信號(hào)的輸入的。

在倍頻器的理論當(dāng)中，主要是對(duì)射頻微波系統(tǒng)中常用部件設(shè)備的有效分析，其中需要利用倍頻器來充分的降低其中的主振蕩器當(dāng)中所發(fā)生的頻率現(xiàn)象，從而不斷的擴(kuò)展其工作頻率，最終可以聽過出和頻率相符合的各種諧波信號(hào)，提升電路當(dāng)中的可靠性等。一般來說，現(xiàn)階段的二極管和三極管倍頻器進(jìn)行倍頻的機(jī)理是不相同的，但都要利用其自身的非線性特性來產(chǎn)生豐富的各次諧波信號(hào)。

在濾波器的理論當(dāng)中，主要指的是具備了選頻特點(diǎn)的相關(guān)器件，其中的分類方式是多樣的，其選用的傳輸線種類來進(jìn)行區(qū)分，可以分為波導(dǎo)、同軸線、帶狀線以及微帶線濾波器等等；按其頻率的選擇通過性來區(qū)分，可以分為低通、高通、帶通以及帶阻濾波器。

二、關(guān)鍵微波電路設(shè)計(jì)

1、諧波混頻器設(shè)計(jì)

在諧波混頻器的設(shè)計(jì)當(dāng)中，需要按照相關(guān)的指標(biāo)來做出設(shè)計(jì)，其中的指標(biāo)為本振頻率 600-900MHz；射頻頻率 3-10GHz；中頻頻率 3-68MHz；各端口的隔離度18d B；本振所對(duì)應(yīng)輸入功率0d Bm；相應(yīng)的輸出 P1d Bm-20d Bm ，在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，對(duì)于本振的諧波混頻器所產(chǎn)生的次數(shù)都是不穩(wěn)定的，一般來說會(huì)從最小的4次諧波一直發(fā)展到最大的16次諧波頻率，因此在變頻損耗的方面是相對(duì)不高的。其中的諧波混頻器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。

在諧波混頻器的設(shè)計(jì)當(dāng)中，需要實(shí)際應(yīng)用在鎖相環(huán)系統(tǒng)中的，其中的鎖相環(huán)系統(tǒng)能提供給本振的輸入功率較?。ㄐ∮?10d Bm）的現(xiàn)象，但是在設(shè)計(jì)當(dāng)中，需要對(duì)其本振端加入了一個(gè)巴倫。在此種情況下，其中所產(chǎn)生的功率損耗現(xiàn)象，也就是產(chǎn)生了一定的損耗現(xiàn)象，因此為了最大限度的減少其中的損耗現(xiàn)象，需要在本振端口加入一個(gè)功放模塊，從而可以對(duì)參與混頻的本振功率至少是大于 0d Bm。

2、倍頻濾波組件設(shè)計(jì)

在對(duì)倍頻濾波組件的設(shè)計(jì)當(dāng)中，頻濾波組件包括微波開關(guān)、倍頻器和帶通濾波器，在本文當(dāng)中需要對(duì)三個(gè)帶通濾波器的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，一般情況下交指濾波器都可以處于滿波系統(tǒng)當(dāng)中，一般都會(huì)應(yīng)用在帶寬為1%到 70%的范圍當(dāng)中，一般來說，在交指濾波器的水當(dāng)中，其結(jié)構(gòu)是相對(duì)較為緊湊的，因此所占到的面積也是相對(duì)較小的。在諧振器之間可以有較大間隔，加工制造相對(duì)簡單；在做成桿狀的時(shí)候是可以不需要介質(zhì)；寄生響應(yīng)的影響相對(duì)會(huì)小些；頻率為偶數(shù)倍時(shí)，抑制會(huì)比較好。

三、測試結(jié)果分析

在上文當(dāng)中，對(duì)于其基本的原理進(jìn)行了分析，并且在其原理的基礎(chǔ)上，完成了對(duì)其的相關(guān)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，其中在本文當(dāng)中諧波混頻器的設(shè)計(jì)中所應(yīng)用到的儀器設(shè)備是頻譜分析儀E4447A、電源 N6705A 和兩臺(tái)矢量信號(hào)源 E8267D。經(jīng)過對(duì)諧波混頻器的測試之后還需要對(duì)其做出相對(duì)應(yīng)的分析，在測試當(dāng)中，信號(hào)源頻率為 900MHz，功率為-10d Bm，實(shí)際測試時(shí)，本振輸入功率為-17.6d Bm。在相關(guān)參數(shù)和其他功率的設(shè)計(jì)當(dāng)中，經(jīng)過測量得到的數(shù)據(jù)入表1所示，經(jīng)過功放后測得的功率為 0.2d Bm。

在表1當(dāng)中，可以看出在測試當(dāng)中，其頻率分別處于600、700、800、900MHz 的時(shí)候?qū)ζ漕l點(diǎn)進(jìn)行了測試，從測試結(jié)果當(dāng)中可以看出如果輸入功放在600-900MHz 的時(shí)候，其中可以產(chǎn)生18d B 的增益現(xiàn)象，因此在對(duì)其中所產(chǎn)生的損耗現(xiàn)象進(jìn)行分析之后，經(jīng)過輸入功放后的本振功率均是大于 0d Bm，在設(shè)計(jì)方面已經(jīng)充分的滿足了其設(shè)計(jì)的要求。

在對(duì)微波開關(guān)與倍頻器測試結(jié)果當(dāng)中，也需要做出及時(shí)的分析和掌握。其中在微波開關(guān)的控制電壓當(dāng)中，為 1.2V，電流為 20m A 時(shí)，此種情況下是屬于支路隔離的現(xiàn)象；如果其中的電流為-20m A的時(shí)候，其中的支路是屬于導(dǎo)通的現(xiàn)象的。在對(duì)其做出實(shí)際的測量之后，可以判斷為其中的微波開關(guān)的損耗達(dá)到了3d B 左右，隔離支路的隔離度達(dá)到 30d B以上的現(xiàn)象。

結(jié)語

綜上所述，在寬帶信號(hào)法發(fā)生器的的設(shè)計(jì)當(dāng)中，其中主要是由于兩個(gè)關(guān)鍵的微波電路進(jìn)行設(shè)計(jì)完成的。在進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，需要根據(jù)實(shí)際情況來做出不斷的完善，其中在諧波混頻器當(dāng)中可以對(duì)其中頻的輸出功率進(jìn)行不斷的加大，從而保證其中頻輸出的功率可以滿足人們的需求。但是相反的在倍頻濾波組件的設(shè)計(jì)優(yōu)化當(dāng)中，需要對(duì)輸出端的功放電路進(jìn)行提升，從而可以實(shí)現(xiàn)其輸出功率提高的效果。

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