基于SRD的梳状谱发生器设计
基于谱线间隔扩展的梳状谱发生器的设计
梳状谱渊韵云悦冤在光通信中有很多应用袁例如密集波分复用袁 光正交频分复用袁任意波形的产生咱员原猿暂遥在这些应用中袁韵云悦 的数 量尧光谱谱线带宽尧平坦度和光信噪比渊韵栽晕砸冤是考虑的关键因 素遥 现在已经提出了很多产生梳状谱的方法袁锁模激光器就是一 种可以产生具有大带宽和高稳定性的 韵云悦遥 然而袁该方案总是 需要复杂的控制才能实现稳定的操作袁 并且中心波长和频率间 隔很难调整到很宽的范围咱源暂遥 目前袁已经报道了一种在微谐振器 中通过非线性波混合产生光学频率梳的方法遥 这种梳状谱生成 方法的主要优点是体积小尧重复率高遥 通过用微波信号外部调制 单个激光源来产生 韵云悦 是非常经济的遥 这种方法的优点包括配 置简单袁运行稳定袁波长可调袁梳齿间距精确遥 通常使用马赫原曾 德尔调制器渊酝在酝冤和相位调制器渊孕酝冤来产生梳状谱咱圆原苑暂遥 为了产 生更多的光谱谱线袁在 韵云悦 发生器中使用更多的调制器级联遥 对 于级联 陨酝 和 孕酝袁文献咱远暂中产生了 员缘 根功率变化在 员 凿月 范围 内的梳状谱或 员苑 根功率变化在 猿 凿月 范围内的梳状谱遥 在这种 方案中袁光谱谱线的数量与相位调制指数成正比袁但是相位调制 器的射频信号幅度不能太大遥 文献咱苑暂中使用一个 陨酝 和两个 孕酝 直接通过正弦波形生成光学频率梳的方案袁获得了 圆怨 根谱线袁其 光谱功率变化小于 员援缘 凿月遥 但必须使用三个调制器袁使得成本 增加遥 在文献咱圆暂中使用两个级联强度调制器和一个双平行调制 器可以实现 圆园 根光谱功率在 园援远 凿月 内的梳状谱袁但必须使用三 个调制器袁因此成本也会增加遥 上述的光谱谱线的间隔都受到射 频信号频率的限制袁使得宽带的间隔也受到限制遥
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基于谱线间隔扩展的梳状谱发生器的设计
基于谱线间隔扩展的梳状谱发生器的设计
基于SRD的梳状谱发生器仿真设计
如今微波 电路 日益 固化 , 如何利用 固体器 件产生输出功率大 , 在现有 的E D A软件 中还没有现成 的S R D模型 , 仿真时只 能通过 频率高 , 带宽宽 , 噪声小的信号源是一个重要 内容 。 梳状谱发生器能 等效电路或公式对S R D的状态进行近似。 这里采用 电量 电压关系 , 够在低频信 号的激励下 , 产生窄脉冲信号 , 脉冲越窄 , 从频域上看 , 建立S RD的s p i c e  ̄型 , 在A D S中建 模 如 图 1 。 频谱分布越丰富, 可一直延续到微波频段的高端 。 梳状谱 发生器基
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基于谱线间隔扩展的梳状谱发生器的设计
基于谱线间隔扩展的梳状谱发生器的设计
刘娜娜
【期刊名称】《工业控制计算机》
【年(卷),期】2018(031)011
【摘要】提出了一种基于强度调制器(IM)级联双平行马赫-曾德尔调制器(DPMZM)产生宽带梳状谱的方案,并通过系统仿真验证了方案的可行性.在该方案中,调整IM
的直流偏置电压使得谱线间隔得到了扩展,带宽得到了提高.通过调整射频(RF)信号
的功率和施加到调制器的直流偏置电压,实现了平坦且间隔可调的梳状谱,产生了15、20根且平坦度小于0.5 dB的光谱谱线.频谱能够满足OFDM调制的要求,并且可以用于未来的高容量光传输系统.
【总页数】3页(P38-40)
【作者】刘娜娜
【作者单位】上海大学通信与信息工程学院,上海 200444
【正文语种】中文
【相关文献】
1.基于SRD的梳状谱发生器仿真设计 [J], 刘婧;费霞;倪婷
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3.一种基于FPGA的数字可控梳状谱发生器设计 [J], 厉沁知;周焚江;蒋旭辉
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5.一种基于FPGA的数字可控梳状谱发生器设计 [J], 厉沁知;周焚江;蒋旭辉
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梳状谱电路的设计与实现
• 117•本文阐述了一种利用阶跃恢复二极管(SRD)非线性特性设计的梳状谱发生电路,用于实现微波倍频功能。
通过ADS软件进行了原理验证,仿真分析了电路参数对传输特性的影响,并结合了实际电路进行测试调试,仿真与实测结果表明梳状谱电路可应用于倍频电路。
引言:在微波电路中,广泛地采用频率变换电路。
其中,倍频器是不可或缺的一种,它主要利用半导体器件的非线性特性原理,包含非线性电阻倍频与非线性电抗倍频。
其中,非线性电阻倍频方式具有能量损耗,即倍频效率低的特点。
非线性电抗倍频实现方式有变容二极管、阶跃恢复二极管和晶体三极管等。
其中,阶跃恢复二极管是变容二极管的一个特例,相对来说非线性特性更明显,倍频效率更高。
本文中采用SRD设计并实现梳状谱电路——一种特殊形式的倍频器,该电路产生基准频率整数倍的各次谐波频率,谐波的谱线如同梳子一般而得名。
根据需要,设计了一款输入频率为100MHz,输入功率≥18dBm,输出频率为0.1~10GHz的梳状谱电路。
1.梳状谱电路原理典型的阶跃二极管梳状谱发生器工作原理为:激励源——偏置电路——匹配网络——脉冲发生器——输出,如图1所示。
激励源输入一定的功率来推动SRD工作,输入功率大小需要适当,功率过大的情况下二极管被过度激励,会恶化相位噪声,功率过小无法推动其工作。
偏置电路与匹配电路都是为了将输入功率更有效地加载到SRD上,防止信号反射。
最终,单一频率的输入信号经过SRD后产生窄脉冲信号。
1.1 阶跃恢复二极管SRD可以等效为一个开关电容,正偏时其结电容变化很大,形成一个大的扩散电容,二极管近似为短路;反偏时等效为一个小电容,近似为开路。
其等效电路如图2所示。
因此,当外加信号周期性变化时,阶跃管便在这两种状态间快速转换,使管子发生电流阶跃,形成一个狭窄、大幅度的电压脉冲。
利用这种电容突变的强非线性激发出丰富的谐波。
图1 梳状谱电路原理框图图2 阶跃恢复二极管等效电路设计梳状谱电路首先要选择特性满足要求的SRD。
基于SRD的梳状谱发生器设计
基于SRD的梳状谱发生器设计作者:张艳妮高云孙学君来源:《中文信息》2016年第07期摘要:本文介绍了利用阶跃恢复二极管(SRD)倍频原理设计的梳普产生器。
梳普产生器的结构简单、性能稳定可靠,相位噪声逼近理论计算值。
输出谱线功率:当输入信号为200MHz、10dBm时,8GHz下输出功率大于-15dBm。
与国外同类产品水平相当。
关键词:阶跃恢复二极管梳谱发生器中图分类号:TN702 文献标识码:A 文章编号:1003-9082(2016)07-0275-01一、引言随着雷达系统中的信号频率不断的提高及工作带宽的更高要求,各种宽带、超倍频程带宽的微波频率源相继出现。
通常采用间接频率合成器来提高最终输出频率,并同时满足相位噪声以及频率稳定性要求。
梳状谱发生器做为固态信号源,是用来产生含有以输入信号频率为基波频率的高次谐波的宽频带信号源。
它具有输入驻波小、噪声低、频带宽、频率稳度高、超小型等固态源所需要具备的优点,是一种可将低频、高稳定度的信号,延伸到高频、宽频带、高稳定度的微波信号的功能块。
解决了制作高频信号源的困难,可以很好的满足雷达及测试系统对固态源的应用要求。
二、SRD特性分析SRD是具有很强非线性特性的器件,利用它的强非线性导电特性来产生窄电流脉冲。
它产生谐波的效率可以接近1/n,这里n代表谐波次数。
阶跃恢复二极管倍频器无需空闲电路,使得电路具有十分简单、紧凑的优点。
因此,阶跃恢复二极管常常适用于需要高效率、高阶倍频的场合。
由于阶跃二极管本身的结构特点:在高阻抗状态下具有低的电容,而在低阻抗状态下具有大的电容。
阶跃恢复二极管在高频或者突变电压的激励下,正向导通时储存大量的电荷,呈现非常低的阻抗状态;当转到反向偏置,这些储存的电荷返回原处,形成了很大的反向电流。
等到储存的电荷接近耗尽时,反向电流迅速减小,并立刻以很陡峭的速度趋于截止状,即阶跃恢复。
正是因为这种反向电流的突变,形成了一个反向窄脉冲电压。
基于ads仿真的梳状谱发生器的设计与实现
基于ads仿真的梳状谱发生器的设计与实现梳状谱发生器是一种广泛应用于通信、雷达、光谱分析等领域的信号发生器,它能够提供稳定、高分辨率、频率连续可调的信号输出。
本文将针对梳状谱发生器的设计与实现,基于ads仿真进行详细的介绍。
梳状谱发生器的基本原理是利用频率合成技术,通过将多个相位可调的载波信号进行混频合成,形成一个频率分辨率非常高的梳状谱,从而实现高精度的信号产生。
梳状谱发生器通常包括振荡器、相位调节器、混频器、滤波器和放大器等基本组成部分。
首先,我们需要确定梳状谱发生器的工作频率范围和分辨率要求。
在设计时,我们可以选择使用基于DDS(直接数字合成)技术的数字振荡器作为基频信号源,以实现频率连续可调的要求。
结合相位调节器可以实现每个频率分量的相位调节,从而实现梳状谱的产生。
其次,我们需要设计混频器和滤波器模块,用于将多路频率合成的信号进行混频和滤波处理,以获得稳定、纯净的输出信号。
在ads仿真中,我们可以通过建立适当的混频器和滤波器模型,进行电路的仿真分析和参数优化,以满足梳状谱发生器的输出性能要求。
另外,对于梳状谱发生器的放大器设计也非常关键。
放大器需要具备高线性度、宽带和低噪声等特性,以保证输出信号的幅度和谱纯度。
在ads仿真中,我们可以利用模拟器进行放大器电路的设计优化,以提高整个梳状谱发生器的整体性能。
在实际的工程应用中,还需要根据具体的系统需求,考虑梳状谱发生器的集成度、尺寸和功耗等方面的问题。
通过优化电路结构和选择合适的器件,可以实现梳状谱发生器的小型化和低功耗化。
总的来说,基于ads仿真的梳状谱发生器设计与实现涉及到频率合成技术、混频和滤波技术、放大器设计和电路优化等多个方面。
通过逐步分析和优化各个模块,可以实现高性能、高稳定性的梳状谱发生器设计,满足不同领域的应用需求。
梳状谱发生器的设计
YU Zh i — h u a. ZHANG Ch a n g — J u n
(T he 27 t h Re s e a r c h I n s t i t u t e o f C h i na El e c t r o n i c s T e c h no l o g y
析 。 通过 高速 宽带 芯片 的使 用 , 使得梳 状 谱发 生 器具备 带 宽宽 、 体 积 小、 速度 高的特点 。
关键 词 : 梳状 谱发 生 器 ; 超 窄脉 冲 ;高速 宽带 开 关
中 图分类 号 : T N 7 8 4 . 1 文献标 识码 : A
A De s i g n o f Co mb S p e c t r u m Ge n e r a t o r
要 有储能 元件 充 放 电得 到持 续 时 间较
图1 遂 道 二 极 管 产 生 窄 脉 冲 原 理 图
短 的信 号 , 通 过 脉 冲 成 形 网 络 整 形 形 成 满 足 要 求
的脉 冲波形 , 这类 器件 包 括 隧 道二 极 管 、 阶跃恢 复
另一类 是 采 用 诸 如 1 T r L , E C L , MO S , I 2 L等 电 平 形 式 的数字 逻辑 器件 设 计 生 成脉 冲 信号 。数 字 逻辑 器件 主要 是利 用 门 电路 的竞 争 冒险 现象 来 产 生窄 脉 冲 , 有 两种方 法 : 一 种是 采 用 两 输入 端 与 非 门( N A N D) 产 生窄 脉 冲 , 如图 2 ( a ) 所示 ; 另 一种 是
对 接收设 备 的各 通道 传 输延 迟 作 精确 的校 准 。梳
L频段高稳梳状谱电路设计与实现
L频段高稳梳状谱电路设计与实现韩鹏飞【摘要】利用阶跃恢复二极管的强非线性特点,设计了一个输入信号频率100 MHz、输出信号频率0.9~ 1.4 GHz的梳状谱电路,经开关滤波器电路处理后可以实现6个单频点输出.梳状谱电路经优化设计和调试,以较低的驱动功率实现了模块高稳定输出.在-55℃~+85℃工作温度范围内、输入信号功率0~+3 dBm条件下,梳状谱电路驱动功率为20 dBm左右,测试模块输出信号功率变化小于1.5 dB,附加相位噪声劣化小于1 dB.【期刊名称】《电讯技术》【年(卷),期】2012(052)008【总页数】5页(P1340-1344)【关键词】滤波器;梳状谱电路;阶跃恢复二极管;低附加相位噪声;高幅度稳定性【作者】韩鹏飞【作者单位】中国电子科技集团公司第十三研究所,石家庄050051【正文语种】中文【中图分类】TN702某项目中需要用到分频段滤波器模块,要求输入信号频率100 MHz,功率0~+3 dBm;输出0.9 GHz、1.0 GHz、1.1 GHz、1.2 GHz、1.3 GHz、1.4 GHz共6个频点;工作温度-55℃~+85℃,输出信号幅度-10±1.5 dBm;附加相位噪声恶化小于3 dB。
需要说明的是,该组件对可靠性有明确要求,用户不希望使用温补衰减器降低输出信号功率波动。
整个模块由梳状谱电路和开关滤波器两部分组成。
其中开关滤波器电路中的开关、滤波器高温时插损增大,低温时插损降低,放大器高温时增益降低,低温时增益增大,因此开关滤波器具有高温时幅度降低,低温时幅度增大的变化特性,并且这种变化是固有的,只能通过选择合适的器件将变化控制在一定范围,无法通过调试消除或改善。
输入信号有3 dB的功率波动,具有的很宽工作温度范围,不利于控制输出幅度变化;另外,考虑到组件输出信号多达6个频点,各频点输出幅度变化的不一致性和用于调整幅度的衰减器衰减量的不连续性,在不使用温度补偿衰减器的前提下,要求与之配套的梳状谱电路本身必需具备很高的输出幅度稳定性,是性能实现的关键电路。
基于阶跃恢复二极管SRD的高速脉冲发生器
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D c me t o eA o u n d : c
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1 引 言
阻 抗 是 描 述 互 连 线 的所 有 重 要 电 气 特 性 的 关 键 术 语 , 也
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Ke o ds s e e o r o e ;pu n r t r co s a t u r ts u c yw r : t p r c ve di y d s ls ge e a o ; n t n —c ra o r e n
S in e dT c n h yo C ia S c u nC e g u6 0 5 ce c An e h o ) f h n , ih a h n d 1 0 4) g :
摘 要: 特性 阻抗测 试仪 , 利用 时域 反射法 对被测 件 的特性 阻抗进 行测试 。文章 提 出了 以阶跃 恢复 二极 管 是
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0.2——18G梳状谱信号发生器研究
电集团29所的合作项目。本人负责这个项目的全部研制工作。 该项目存在的主要技术难点: ●系统在输入200MHz、OdBm的情况下要求输出频率达到18G,倍 频比为90倍,并在18G功率输出要求>一35dBm. ●系统对输出从0.2—4G,4G一8G.8G一12.4G,12.4一18G各段功率输 出要求平坦度<lOdB ·系统推动级功率放大器PldB压缩点>=30dBm. ·尽量降低发生器带来的相位噪声。 ·由于频率较高,对器件、材质的选择要求高。 ·信号发生器外观腔体要求体积很小(32mmxl6mm)。 这些难点要通过在仿真和实际系统电路设计中采取优化方法并进
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行反复精心调试才能得到解决。本项目是在电子科技大学成都赛英科 技有限公司进行研制的,公司具有先进齐全的高频与微波试验设备, 如:HP8564E频谱分析仪、HP8657D高频信号源、HP8510B网络分析仪、 HP8514B s参数测试仪等,同时公司聘请的教授及高级工程师多人均具 有丰富的射频电路设计与调试经验。
(保密的学位论文在解密后应遵守此规定)
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年月 日
电子科技大学颈士论文
O.2—18G梳状谱信号发生器研究
序言
倍频器是把输入信号频率倍增的电子组件,它在通讯、雷达、频 率合成器、测量等领域中有着广泛的应用。在工作频率较高又对频率 稳定度要求较严格的通信设备中,采用LC振荡器很难达到系统要求的 频率稳定度,着用高稳定的晶振。通过倍频放大既可很容易的实现频 稳要求。在频率合成器中,利用倍频器中所产生的各次谐波,通过频 率合成可得到步进间隔很小、点数很多的稳定频率输出,可以很方便 的用到雷达、通讯、测量遥控和仪器中去。在~些测试设备中可以采 用梳状谱信号来扩展工作频段。利用倍频器还可以很容易的制造成毫 米波信号源,在毫米波通信、军事侦察、制导等方面有着广泛的应用。
梳状谱发生器电路设计
梳状谱发生器电路设计
梳状谱发生器是一种电子电路,用于生成特定频率的梳状谱信号。
它的应用主要在无线电仪器中,如干扰分析仪、频谱分析仪和测向仪等。
它通常由放大器、滤波器和振荡器组成。
因此,梳状谱发生器电路设计是一个复杂的工程,其中包括很多复杂的电路设计。
首先,需要设计一个放大器,它能够有效地放大输入信号,使输出信号更强。
这里可以使用多种放大器,如晶体管放大器、集成电路放大器、反馈放大器等。
其次,需要设计一个滤波器,它能够有效地滤除高频噪声,以便获得更好的信号质量。
常见的滤波器有低通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器等。
最后,需要设计一个振荡器,它能够产生所需的梳状谱频率。
通常用的振荡器有LC振荡器、RC振荡器、振荡器等。
上述电路设计完成后,就可以将它们结合起来,形成完整的梳状谱发生器电路。
其基本原理是,将输入信号经过放大器放大,然后经过滤波器滤除高频噪声,最后经过振荡器产生梳状谱频率信号。
在实际设计中,还需要考虑到一些其他因素,如电路材料、电路尺寸、电路结构、电路稳定性等。
这些因素会
影响梳状谱发生器的性能,因此,在设计时需要进行严格的考虑和综合分析。
总之,梳状谱发生器电路设计是一项复杂的工程,要求设计者具备丰富的电路设计经验和知识,并能够综合考虑相关因素,以确保电路的可靠性和性能。
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基于SRD的梳状谱发生器设计
本文介绍了利用阶跃恢复二极管(SRD)倍频原理设计的梳普产生器。
梳普产生器的结构简单、性能稳定可靠,相位噪声逼近理论计算值。
输出谱线功率:当输入信号为200MHz、10dBm时,8GHz下输出功率大于-15dBm。
与国外同类产品水平相当。
标签:阶跃恢复二极管梳谱发生器
一、引言
随着雷达系统中的信号频率不断的提高及工作带宽的更高要求,各种宽带、超倍频程带宽的微波频率源相继出现。
通常采用间接频率合成器来提高最终输出频率,并同时满足相位噪声以及频率稳定性要求。
梳状谱发生器做为固态信号源,是用来产生含有以输入信号频率为基波频率的高次谐波的宽频带信号源。
它具有输入驻波小、噪声低、频带宽、频率稳度高、超小型等固态源所需要具备的优点,是一种可将低频、高稳定度的信号,延伸到高频、宽频带、高稳定度的微波信号的功能块。
解决了制作高频信号源的困难,可以很好的满足雷达及测试系统对固态源的应用要求。
二、SRD特性分析
SRD是具有很强非线性特性的器件,利用它的强非线性导电特性来产生窄电流脉冲。
它产生谐波的效率可以接近1/n,这里n代表谐波次数。
阶跃恢复二极管倍频器无需空闲电路,使得电路具有十分简单、紧凑的优点。
因此,阶跃恢复二极管常常适用于需要高效率、高阶倍频的场合。
由于阶跃二极管本身的结构特点:在高阻抗状态下具有低的电容,而在低阻抗状态下具有大的电容。
阶跃恢复二极管在高频或者突变电压的激励下,正向导通时储存大量的电荷,呈现非常低的阻抗状态;当转到反向偏置,这些储存的电荷返回原处,形成了很大的反向电流。
等到储存的电荷接近耗尽时,反向电流迅速减小,并立刻以很陡峭的速度趋于截止状,即阶跃恢复。
正是因为这种反向电流的突变,形成了一个反向窄脉冲电压。
这种反向脉冲越窄,它所含有的谐波就越丰富,它能从几十MHz到几个GHz甚至到几十GHz,形成一个包括基波频率整数倍的高次谐波频谱,因此它具有高次高效的优点。
三、梳状谱发生器设计
梳状谱发生器电路框图如图1所示,为了获得丰富的谐波输出,就要使阶跃恢复二极管能产生较大的窄电流脉冲,需要先将输入信号放大到一定的功率来推动阶跃恢复二极管。
并且该放大器是梳状谱信号发生器附加相位噪生的主要来源。
如果放大器的输出功率太大,则会对二极管激励过度,则附加相位噪声严重变坏。
输入匹配电路的作用是为了把功率放大器的功率有效地加到二极管上,能最大限度地产生更强烈的极窄电流脉冲,同时使二极管产生的谐波能量不能反窜
到放大器中。
四、SRD的选择
阶跃恢复二极管的主要参数为:阶跃时间tt,反偏电容Cj,串联传导电阻Rs,少数载流子寿命τ,击穿电压VB。
阶跃时间tt满足以下条件:
为了避免传输线对脉冲信号发生器产生过载,在50Ω系统中对阶跃管阻抗的要求为:
由上式可以得出Cj数值。
少数载流子寿命τ决定了阶跃二极管的最小输入频率fin。
为使阶跃二极管工作正常,应保证。
串联传导电阻Rs 应尽可能小。
击穿电压VB 应大于输入脉冲的能量和幅度的最大值。
因此,选择M-pulse公司研制的MP4042的阶跃二极管,该阶跃管的参数值如表1所示。
五、电路元件值设计
因为调谐电容的作用,阶跃二极管输入阻抗成为纯电阻Rs,它与信号源内阻不相匹配。
设计输入匹配电路是用来匹配脉冲信号发生器的输入阻抗和信号源阻抗的。
它可以用一个串联的电感和并联的电容Cm组成。
可由下面公式进行估算:
激励电感L和调谐电容Ct同样按下面公式给出
按照以上公式对脉冲发生器的各个参数进行计算,所得元件值列于表2中。
六、电路设计考虑
根据不同工程应用的要求,总体可分为有源梳谱发生器和无源梳谱发生器。
通常SRD所需的激励电平约为+28dBm左右,当输入功率为0dBm或10dBm时,必须在匹配网络前加功率放大。
?梳谱信号发生器的技术难点是消除寄生振荡和杂波以保证相位噪声要求。
要选择具有噪声低的功率放大器件或电路芯片,并且通过调整放大电路的直流偏置电路以及谐波部分的匹配网络,可以很好解决这个问题。
七、结果测试
该梳谱发生器通过高温、低温和常温测试,当输入信号为200MHz、10dBm 时,在4GHz-8GHz频段内梳谱发生器的输出均大于-15dBm。
达到了设计要求,具有较高的工程实用价值。
八、结束语
梳状谱发生器能够简单和高效地产生一种宽带、高次倍频的信号,解决了制作高频信号源的困难,可以很好的满足雷达及测试系统对固态源的应用要求。
参考文献
[1]薛正辉杨仕明李伟明等.《微波固态电路》.北京.北京理工大学出版社2004
[2]王蕴仪《微波器件与电路》南京江苏科学技术出版社1983
[3]弋稳《雷达接收机技术》北京电子工业出版社2005。