介質(zhì)穩(wěn)頻振蕩器的設(shè)計 - Ku波段雙饋源高頻頭的設(shè)計

　　介質(zhì)穩(wěn)頻振蕩器是利用微波介質(zhì)諧振器做為高Q腔對FET振蕩器進(jìn)行穩(wěn)頻的振蕩器。近年來，用作介質(zhì)諧振器的低損耗材料有了非常大的進(jìn)步，介質(zhì)諧振器Q值已接近金屬空腔諧振器，而且它的溫度系數(shù)可以利用不同的材料配方來控制，以使其達(dá)到和FET電路相互補(bǔ)償?shù)淖饔?，因此可以獲得很高的頻率穩(wěn)定度。而且它的體積小、重量輕，容易和微帶電路部件集成使用。我們設(shè)計的介質(zhì)穩(wěn)頻振蕩器采用的電路形式是反饋式的電路，用的是微波砷化鎵場效應(yīng)管做為振蕩管，介質(zhì)振蕩器用做高Q穩(wěn)頻腔，這種的設(shè)計方案其主要優(yōu)點(diǎn)是一次產(chǎn)生主振功率，沒有低于主振頻率的分諧波干擾，而且體積小、結(jié)構(gòu)簡單、功耗低、元?dú)饧?shù)量少、可靠性高。

　　介質(zhì)振蕩器的基本原理是在不加介質(zhì)諧振器時，F(xiàn)ET電路是微波放大器的工作狀態(tài)，此時沒有振蕩，為獲得自激振蕩，把介質(zhì)諧振器放置在輸出微帶線和輸入微帶線之間，通過磁場耦合把輸出功率的一部分反饋到柵極，當(dāng)反饋相位和反饋功率合適時將產(chǎn)生振蕩。介質(zhì)諧振器相當(dāng)于窄帶帶通濾波器，在介質(zhì)諧振器的中心頻率上，反饋?zhàn)顝?qiáng)，相位合適。改變柵極和漏極微帶線的夾角和介質(zhì)的位置將同時改變反饋相位和功率，需反復(fù)湊試才能獲得最佳結(jié)構(gòu)位置。

　　振蕩器的設(shè)計包括輸出匹配電路和輸入匹配電路，介質(zhì)諧振器與微帶線耦合以及到FET的距離L等。我們通過ADS軟件仿真，做試驗，反復(fù)仿真、做試驗驗證，最后達(dá)到的介質(zhì)穩(wěn)頻振蕩器的主要設(shè)計指標(biāo)如下：

　　①本脈振標(biāo)稱頻率：

　　10.75GHz±1MHz

　?、诒菊穹€(wěn)定度：

　　10.75GHz±2MHz

　　(一40℃—+60℃)

　　③本振相位噪聲：

　　≥60dB(@/1KHz)

　　≥85dB(@/10KHz)

　　≥lOOdB(@/100KHz)

　?、芤槐菊裥孤峨娖剑?/p>

　　≤一50dBmw

　　4饋源設(shè)計

　　按照Ku波段一體化高頻頭的要求，需要將反射面天線的饋源與下變頻器設(shè)計成一體，下行信號被天線饋源接收后通過波導(dǎo)同軸變換直接送入下變頻器，完成頻率轉(zhuǎn)換。設(shè)計中天線饋源使用圓錐波紋喇叭，采用變槽深、槽寬的寬帶技術(shù)，使之在帶寬為1.05GHz的信號頻帶寬內(nèi)擁有良好的VSWR和輻射特性。HI SS仿真設(shè)計的結(jié)果見圖1、2、3。

　　由于衛(wèi)星高頻頭工作于室外，其工作溫度范圍應(yīng)達(dá)到一40?C～60℃，相對濕度應(yīng)滿足10%--100%，饋源口應(yīng)做密水處理。

　　產(chǎn)品創(chuàng)新性、先進(jìn)性

　　1. 腔體的雙饋源設(shè)計

　　根據(jù)客戶的要求，他們需要同時接收兩顆衛(wèi)星上的信號。針對客戶的特殊要求，在產(chǎn)品方案的設(shè)計中我們采用了雙饋源的設(shè)計方案來實現(xiàn)同時接收兩顆星的信號，利用反射面天線偏焦饋電技術(shù)實現(xiàn)兩個夾角有一定度數(shù)的波束。.(分別用—個饋源接收一顆衛(wèi)星上的信號)。在設(shè)計過程中需要重點(diǎn)解決兩顆衛(wèi)星信號波束相互干擾等問題。

　　2. 低噪聲

　　使用Microwave office和ADS進(jìn)行仿真和優(yōu)化，設(shè)計的Ku波段高頻頭的總噪聲系數(shù)NF≤0.8dB。

　　3. 功耗低

　　高頻頭的未來發(fā)展趨勢之一是低功耗，在輸入電壓為l3/18V的情況下，我們研發(fā)的Ku雙饋源高頻頭由于采用集成度高，低電流的管子，使其整機(jī)的供電電流Imax<120mA。

　　4. 新穎性

　　該產(chǎn)品由四創(chuàng)公司獨(dú)立自主研發(fā)，從腔體和饋源口的設(shè)計、方案選擇、電路設(shè)計、元器件的選用、PCB板制作和產(chǎn)品外觀的設(shè)計上，在國內(nèi)外市場上尚無雷同產(chǎn)品，其新穎獨(dú)特的外型必將受到廣大客戶的認(rèn)同。

　　5. 利潤高

　　設(shè)計中我們大量采用國產(chǎn)和***的元器件，嚴(yán)格控制產(chǎn)品的成本。產(chǎn)品的材料成本小于5美金，而在國外市場該產(chǎn)品的售價約為10美金左右。利潤空間較大。

　　6.可靠性好

　　由于衛(wèi)星高頻頭為室外使用產(chǎn)品，工作環(huán)境惡劣，對產(chǎn)品的可靠性指標(biāo)有很高的要求。為確保產(chǎn)品的穩(wěn)定性，在設(shè)計確認(rèn)過程中我們完成了以下試驗：

　　(1)24小時浸水試驗——未發(fā)現(xiàn)滲漏現(xiàn)象：

　　(2)—40 ℃和60 ℃連續(xù)拷機(jī)l 2個小時——本振穩(wěn)定在f0±1.5MHz內(nèi).無自激現(xiàn)象：

　　(2) 室外通電連續(xù)工作30個工作日——性能指標(biāo)正常。無異?，F(xiàn)象出現(xiàn)。

　　通過以上的實驗檢驗了產(chǎn)品在客戶端的使用可靠性。

　　總結(jié)

　　通過我們十幾年在高頻頭行業(yè)的技術(shù)、生產(chǎn)、市場等各方沉淀，形成的對高頻頭產(chǎn)品的深刻見解，以客戶實際使用為客觀條件，成功開發(fā)了一款Ku波段雙饋源衛(wèi)星高頻頭，實現(xiàn)了設(shè)計指標(biāo)。通過與國際市場上同類產(chǎn)品相比，我們研發(fā)的雙饋源Ku高頻頭在噪聲系數(shù)、本振穩(wěn)定度、增益平坦度等主要性能指標(biāo)上，擁有明顯的性能指標(biāo)優(yōu)勢，是一款優(yōu)良的高性價比的Ku波段下變頻器。產(chǎn)品目前在國內(nèi)技術(shù)上處于領(lǐng)先地位，在國際上也是很右競爭優(yōu)勢的產(chǎn)品。