Ka波段频率源建模分析与设计
2021年电子技术应用第7期
江润东，姚金杰，姬娜娜，李嘉浩
中北大学 信息探测与处理山西省重点实验室，山西 太原030051
摘要： 利用锁相环与多次倍频的方式设计了一个Ka波段的用于小型化交会参数探测单元的频率源。该频率源输出频率为36 GHz，输出功率大于15 dBm。在设计时使用数学建模的方法对锁相环各个部分进行建模，然后得到系统的传递函数，通过对闭环系统的系统函数分析，得到能够使系统稳定工作的系统参数。最后使用裸芯片以微组装的形式加工到RO4350和RO5880基板与腔体上，并完成测试。测试结果表明，使用数学建模的方式能够得到稳定工作频率源。
中图分类号： TN952
文献标识码： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.211282
中文引用格式： 江润东，姚金杰，姬娜娜，等. Ka波段频率源建模分析与设计[J].电子技术应用，2021，47(7)：12-16.
英文引用格式： Jiang Rundong，Yao Jinjie，Ji Nana，et al. Analysis and design of Ka-band frequency source modeling[J]. Application of Electronic Technique，2021，47(7)：12-16.
文献标识码： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.211282
中文引用格式： 江润东，姚金杰，姬娜娜，等. Ka波段频率源建模分析与设计[J].电子技术应用，2021，47(7)：12-16.
英文引用格式： Jiang Rundong，Yao Jinjie，Ji Nana，et al. Analysis and design of Ka-band frequency source modeling[J]. Application of Electronic Technique，2021，47(7)：12-16.
Analysis and design of Ka-band frequency source modeling
Jiang Rundong，Yao Jinjie，Ji Nana，Li Jiahao
Shanxi Key Laboratory of Signal Capturing & Process，North University of China，Taiyuan 030051，China
Abstract： In this paper, a Ka-band frequency source for miniaturization of rendezvous parameter detection unit is designed by using PLL and multiple frequency multiplication. The output frequency of the frequency source is 36 GHz and the output power is higher than 15 dBm. In this design, the mathematical modeling method is used to model each part of the PLL, and then the transfer function of the system is obtained. Through the analysis of the system function of the closed-loop system, the system parameters that can make the system work stably are obtained. Finally, dies are fabricated on the substrate and cavity of RO4350 and RO5880 in the form of micro assembly, and then be tested. The test results show that the stable working frequency source can be obtained by using mathematical modeling.
Key words : phase locked frequency source；mathematical modeling；closed loop characteristic
0 引言
在固定频率多普勒雷达体制的Ka波段交会参数探测单元中，高频率发射信号的产生对系统极为重要。输出信号要求功率高、相噪低。通常为了获得低相噪的输出信号，常常采用锁相环与直接数字式频率合成器(Direct Digital Synthesizer，DDS)混合使用的方式，这样可以实现很低的相噪[1-2]。但是由于本文是对于需要小型化的交会参数探测单元，这样的方式显然并不适用，在这样的情况下，低相噪不得不对小型化做出让步。本文使用锁相环输出与倍频相结合的方法[3-4]，通过对锁相环进行建模分析，对锁相环的参数进行了分析确定，最后设计制作了一个Ka波段的频率源，并完成了对频率源的调试。
倍频频率源通常的产生方式通常为对锁相环或者DDS的输出信号进行倍频。对于锁相环的设计，现在通常采用软件设计直接给出锁相环的参数[5-7]，对于这样的设计方法，在课题组的几次设计中使用芯片公司软件给出的电路参数进行设置，发现锁相环容易失锁，使用示波器观察环路滤波器的输入信号发现为一频率稳定的正弦波，锁相指示信号仅在上电最初的时候给出环路锁定的信号。针对环路失锁的现象，本文针对锁相环的各个部分建模，对环路进行定性分析，最后使用锁相环输出倍频方式实现稳定Ka波段信号输出。
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作者信息：
江润东，姚金杰，姬娜娜，李嘉浩
(中北大学 信息探测与处理山西省重点实验室，山西 太原030051)
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