一種帶載波檢測(cè)的八路輸出10 MHz參考源設(shè)計(jì)

宋 穎，朱小流

(南京熊貓漢達(dá)科技有限公司，江蘇 南京 210000)

0 引言

隨著衛(wèi)星通信技術(shù)發(fā)展，衛(wèi)星通信系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜龐大，各分系統(tǒng)之間、系統(tǒng)內(nèi)部各模塊之間的“時(shí)鐘同源”的重要性越來(lái)越突出。因此，在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中必然需要一個(gè)高精度的時(shí)鐘參考源，為各分系統(tǒng)提供時(shí)鐘參考。在已有標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘參考源的衛(wèi)星系統(tǒng)中，本設(shè)計(jì)可作為具有低噪聲性能的10 MHz分路/放大器使用；在無(wú)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘參考源的衛(wèi)星系統(tǒng)，本設(shè)計(jì)可利用內(nèi)部恒溫晶振源，輸出8路高精度10 MHz時(shí)鐘參考[1-3]。

1 設(shè)計(jì)方案

本設(shè)計(jì)主要由兩個(gè)分系統(tǒng)組成：“系統(tǒng)A”的輸出是“系統(tǒng)B”的輸入，可選擇內(nèi)部恒溫晶振源或外部輸入?yún)⒖荚醋鳛槠漭敵?；“系統(tǒng)B”是采用“二叉樹”原則設(shè)計(jì)的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)分路器。系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

當(dāng)有外部參考源輸入時(shí)，“系統(tǒng)A”的載波播檢測(cè)電路將會(huì)檢測(cè)到該輸入信號(hào)，并切斷內(nèi)部恒溫晶振的電源，同時(shí)，選擇外部輸入?yún)⒖荚醋鳛楹蠹?jí)“系統(tǒng)B”的輸入源。當(dāng)無(wú)外部輸入?yún)⒖冀尤?，或外部參考輸入電平不滿足幅度要求時(shí)，“系統(tǒng)A”則打開內(nèi)部恒溫晶振電源，并選擇其作為“系統(tǒng)B”的輸入源?！跋到y(tǒng)B”共有8路輸出：第1～7路輸出具有10 dB的增益；第8路輸出的增益為0 dB。本設(shè)計(jì)要求外部輸入?yún)⒖嫉碾娖椒秶鷿M足“-3 dBm～+3 dBm”，且內(nèi)部選用恒溫晶振輸出電平為0 dBm。因此，在有外部輸入?yún)⒖荚春蜔o(wú)外部輸入?yún)⒖荚磿r(shí)，本設(shè)計(jì)的第1～7路輸出信號(hào)的電平范圍分別為“-7 dBm～+13 dBm”和+10 dBm；第8路輸出信號(hào)的電平與外部輸入?yún)⒖荚椿騼?nèi)部恒溫晶振的輸出一致。本設(shè)計(jì)中內(nèi)部恒溫晶振的型號(hào)為“OXD14-BAFSA-10 MHz”，當(dāng)選用其作為設(shè)計(jì)中“系統(tǒng)B”的輸入時(shí)，本設(shè)計(jì)的8路10 MHz參考輸出的相位噪聲水平為：(1)-150 dBc/Hz@100 Hz；(2)-164 dBc/Hz@1 kHz；(3)-167 dBc/Hz@10 kHz；(4)-167 dBc/Hz@100 kHz。

本設(shè)計(jì)在硬件實(shí)現(xiàn)時(shí)，采用全金屬密閉的腔體結(jié)構(gòu)；在腔體內(nèi)部，有分成8個(gè)小腔體，將8路輸出通道相互隔離，最大限度地保證了腔內(nèi)環(huán)境與外部環(huán)境的隔離，和通道之間的隔離。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖2所示。

圖2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2 原理實(shí)現(xiàn)

外部輸入?yún)⒖纪罚和ㄟ^(guò)π型可調(diào)衰減電阻網(wǎng)絡(luò)和固定增益放大器AD-4743調(diào)整外部輸入?yún)⒖嫉闹梁线m的電平，再經(jīng)過(guò)一分二功分器分成兩路“外部輸入P1”H和“外部輸入P2”。外部輸入接入電路如圖3所示。

圖3 外部輸入接入電路

載波檢測(cè)電路：檢波器AD8317和電壓比較器AD8611組成檢波控制電路。檢波器AD8317根據(jù) “外部輸入”是否有效，輸出一個(gè)“低于0.8 V”或“高于0.8 V”的電壓；電壓比價(jià)器AD8611根據(jù)檢波器AD8317的輸出電壓，輸出“控制信號(hào)A”和“控制信號(hào)B”。檢波控制電路如圖4所示。

圖4 檢波控制電路

選擇邏輯和內(nèi)部晶振源通道：“控制信號(hào)B”接至恒溫晶振的電源模塊的使能腳，可以切斷或打開恒溫晶振的供電；“控制信號(hào)A”和“控制信號(hào)B”同時(shí)與模擬開關(guān)HMC194的選擇功能引腳連接，用于選擇其輸出來(lái)源。圖3中的“外部輸入2”和恒溫晶振源的輸出分別接至模擬開關(guān)的兩個(gè)輸入引腳“RF1”和“RF2”。模擬開關(guān)的輸出接至由一個(gè)“一分二功器”構(gòu)成的分路網(wǎng)絡(luò)，分路網(wǎng)絡(luò)的組成關(guān)系可參考圖1中的“B”部分。輸入源選擇控制邏輯電路如圖5所示。

圖5 輸入源選擇控制邏輯電路

3 結(jié)語(yǔ)

本設(shè)計(jì)中的第8路輸出的增益為“0 dB”或輸出“0 dBm”，同時(shí)體積僅為100×45×28 mm。因此，在較小的空間中，通過(guò)將多個(gè)該設(shè)計(jì)級(jí)聯(lián)，可以得到更多路同源的10 MHz時(shí)鐘參考源。本設(shè)計(jì)預(yù)留了校準(zhǔn)內(nèi)部恒溫晶振頻率的接口，即圖5中“外圍控制電路-SPI接口”，可方便通過(guò)外部MCU電路校準(zhǔn)內(nèi)部恒溫晶振源。