0.2——18G梳状谱信号发生器研究
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ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｒｓ ｔｈａｔ ｍｕｓｔ ｏｕｔｐｕｔ ｍａｎｙ ｃａｒｒｙ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ．ｉｎ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ＆ａｐｐａｒａｔｕｓ ｉｔ ｉｓ ａ ｋｅｙ ｐａｒｔ ｔｏ ｓｐｒｅａｄ ｓｐｅｃｔｒｕｍ．
Ａｎｏｔｈｅｒ．ｕｓｉｎｇ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｍｂ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｗｅ ｃａｎ Ｔｎａｋ ｍｍｗａｖｅ
Ｓｉｎｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｔｄ．ａｎｄ Ｎｏ．２９ ｉｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎ ｏｆ ｃｈｉｎａ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｇｒｏｕｐ．Ｉｎ ｔｈｅ ｐａｐｅｒ，ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｌｙ ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｔｈｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｍｂ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ’ｓ ｓｃｈｅｍｅ，ｔｈｅ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｅｌｅｍｅｎｔｓ，ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｔｈｅ ｋｅｙ ｐａｒｔｓ ＳＲＤ，ａｎｄ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ’ｓ ｏｕｔｐｕｔ ａｎｄ ｉｎｐｕｔ ｍａｔｃｈ ｃｉｒｃｕｉｔ， ｓｅｌｆ－ｒｅｗｏｒｄ ｉｎ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｄｏｍａｉｎ．Ｂｅｃａｕｓｅ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｎｅｅｄ ａ ｐｏｗｅｒ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ，ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｙ ａｎｄ ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ ｏｆ ＰＡ ｉｎ ｔｈｅ ｐａｐｅｒ
电子科技大学硕士论文
ＴｏａＫ
Ｏ．２—１８Ｇ梳状谱信号发生器研究
图１—１—１（ｂ）
§１．１．１倍频器的特点和应用
倍频器具有很多独有的特点，使得它在很多方面都有广泛的应用。 １、 能够降低电子设备的主振频率。
在许多工作频率较高和对频率稳定度要求较高的通讯设备中倍 频器的应用无疑可以是设备的设计和成本大大降低。由于晶体振荡器 的频率越高稳定度就越低，同时基音晶体频率一般不高过３０ＭＨｚ但稳 定度很高一般达到（３－０．５）×１０４／月。泛音晶体频率不高过４００磁Ｈｚ， 但泛音晶体的稳定度比基音的要恶化２．３个数量级，所以在这些设备 中为了达到系统要求的稳定度，一般采用主振和输出之间加倍频的办 法来完成。 ２、 扩展工作频段
在捷变频雷达中要求激励源同时输出数十个快速跳变的高纯谱频 点，采用常规的ＰＬＬ和ＤＤＳ来实现有一定难度，采用梳状谱信号源做 基础激励，可以很好的获得跳频时间，同时提高输出频率也是一件很 容易的事情。另外，在一些扫频源和频谱分析仪器中，采用梳状谱信
号能很好的提高分析时间和分析范围。本项目：“Ｏ．２—１８Ｇ梳状谱
ａｌｓｏ．Ａｂｏｕｔ ｉｔ，ｕｓｅｄ ＳＲＤ ｍａｄｅ ｂｙ ＭＥＴＥＬＩＣＳ Ｉｎｃ．，ＷＪ＆，ＳＩＲＥＮＺＡ’
ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ，ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｔｈｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｍｂ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ．Ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｒｅｓｕｌｔ，ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｃａｎ ｉｎｓｔｅａｄ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｏｖｅｒｓｅａｓ ｉｎ ｔｈｅ
４）精心调试各功能单元电路，最终实现系统功能与指标。 ５）根据经验提出了实际系统设计与调试中应该着重注意与必须考虑
到的问题、解决方案，同时给出阶跃恢复二极管模型 ６）对系统最终指标及性能参数进行测量，并进行分析，根据存在的问
题提出改进方法与思路。
电子科技大学硕士论文
０ ２一１８Ｇ梳状谱信号发生器研究
关键词：阶跃恢复二极管（ＳＲＤ）梳状谱脉冲发生电路 功率放大器谐波平衡法
电子科技大学硕士论文
Ｏ．２—１８Ｇ梳状谱信号发生器研究
ＡＢＳＴＲＡＣＴ
Ｔｈｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｍｂ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｕｓｅｄ ｗｉｄｅｌｙ ｉｎ ｔｈｅ ｆａｓｔ ｒａｄａｒ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｔａｎｄａｒｄ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｗｈｉｃｈ ｕｓｕａｌｌｙ ｎｅｅｄ
在整个课题的实施过程中，作者的主要工作有：
１）根据项目的总体技术要求和要求实现的功能对系统进行整体规划
电子科技大学硕士论文
０ ２一Ｊ８Ｇ梳状谱信号发生器研究
和设计。
２）对系统各功能电路进行深入分析和理解。并就课题所采用的方案进 行建模访真和研究，设计出各实际功能电路。
３）搜集查找系统中所涉及的电子元器件资料，进行比较分析和选择， 并完成具体电路的设计、ＰＣＢ板布局，和系统腔体设计。
§１。１．２倍频器的分类
倍频器根据不同的要求可分为不同的类别。按倍频次数可分为： １、低次倍频
单次倍频不超过５次的这类倍频器叫低次倍频。一般采用非线 性电容的变容管或晶体三极管Ｃ类放大器的非线性电阻抗实现。倍频 效率二极管在５０％以上。三极管在４０％以上。输出功率较大，但随着 倍频次数的加大效率会急剧下降。如要高次倍频须做成级连形式。 ２、高次倍频
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＳＲＤ
Ｃｏｍｂ－ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｉｍｐｕｌｓｅ·ｇｅｎｅｒａｔｏｒ
ａｍｐｌｉｆｉｅｒ Ｈａｒｍｏｎｉｏｕｓ·ｂａｌａｎｃｅ，
ｐｏｗｅｒ－
Ｉｌ
电子科技大学硕士论文
０．２一１８Ｇ梳状谱信号发生器研究
独创性声明
本人申明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行 的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加 以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰 写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育 机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对 本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表 示谢意。
功能。
朋＝甾五ｊｊ：１｜盈，：
ｆ（ｔ）
。ｎ．厂 ］。门
－Ｔｏ－Ｔ／２一Ｔ， 一Ｔ，Ｔｏ／２ Ｔｏ
图１一Ｉ—ｌ（ａ）
对应的傅立叶系瓤％＝去！西＝等吼＝拇删＝警
在频谱图上画出Ｔｏ＝１６Ｔ１时的Ｔｏａｋ的分布图（图１—１－１（ｂ）） 在设计倍频器时根据具体的功率和倍频效率情况选定脉冲函数，
再选出需要的频率，实现频率倍增。
§１．１倍频器概述
第一章概 述
在电子技术领域，广泛的采用频率变换电路，倍频器是其中的一
种，它负责完成输入频率的倍增功能。它主要采用半导体器件的非线
性实现倍频，最近此项技术发展迅速。从早期的非线性电阻二极管发
展到变容管、阶跃管、隧道二极管、雪崩二极管等，由双极性三极管
发展到利用单栅、双栅场效应晶体管。从波段看由短波、超短波到厘
（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）
签名：—— 导师签名：
日期：
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。
本项目来源于电子科技大学成都赛英科技有限公司和中电集团 ２９所的合作项目。文章从梳状谱信号发生器的产生原理出发，采用时 域和频域两种方法，分析、介绍了梳状谱信号发生电路（脉冲产生电 路）结构，电路中各种元件的参数计算，发生器的关键元件：阶跃恢 复二极管的模型，发生器电路的输入输出匹配，以及自给偏压的设置 等。同时根据系统的功率控制，需要一个推动功放，文章也对功率放 大器的原理和设计方法进行了分析和介绍。根据上述的分析，选用 ＭＥＴＥＬＩＣＳ公司的阶跃恢复二极管和ｗＪ、ＳＩＲＥＮＺＡ公司的放大管，设 计实现了输出０。２—１８Ｇ的梳状谱信号发生器。测试结果，在最高１８Ｇ 输出功率大于．３６ｄＢｍ，与国外的同类产品相比，在低成本的情况下，实 现了相同的功能，达到了相同输出功率，但在功耗及效率上与国外同 类产品还存在一些差距。
ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｒｓ ｅａｓｉｌｙ．Ｓｏ ｉｔ ｃａｎ ｂｅ ｆｏｕｎｄ ｎｏｒｍａｌ ｉｎ ｔｈｅ ｍｍｗａｖｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ、ｍｉｌｉｔａｒｙ－ｓｃｏｕｔｉｎｇ、ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ａｎｄ ｇｕｉｄｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｅｔｃ．
Ｔｈｅ ｓｕｂｊｅｃｔ ｃａｍｅ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｃｏｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｐｒｏｊｅｃｔ ｂｅｔｗｅｅｎ Ｃｈｅｎｇｄｕ
ｆｕｎｃｔｉｏｎ，ｏｕｔｐｕｔ ｐｏｗｅｒ ｅｑｕａｌｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｏｖｅｒｓｅａｓ ｆｏｒｍ ７ｄＢｍ＠２００ＭＨｚ ｔｏ一３６ｄＢｍ＠１ ８Ｇ．Ｂｕｔ ｉｔ ｈａｓ ｍａｎｙ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｔｈａｔ
ｓｈｏｕｌｄ ｃｈａｎｇｅ ｉｎ ｔｈｅ ｆｕｒｔｈｅｒ．
签名：
日期：
年 月日
关于论文使用授权的说明
本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学 位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文 的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅．本人授权电子科 技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进 行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编 学位论文。
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。
电子科技大学 硕士学位论文 0.2——18G梳状谱信号发生器研究 姓名：郑博仁 申请学位级别：硕士 专业：电路与系统 指导教师：张玉兴
20050601
电子科技大学硕士论文
摘要
０ ２一】８Ｇ梳状谱信号发生器研究
梳状谱信号发生器在捷变频雷达、频标发生器等要求激励源同 时输出数十个高纯频点中有着普遍的应用，同时在仪器设备中常常是 扩展频带的关键器件，另外通过它的倍频作用可以容易的得到毫米波 频率源，在毫米波通信、军事侦察、制导等方面也有着很广泛的应用。
米波毫米波乃至亚毫米波等波段都得到了惊人的发展，输出功率有的
可达几十瓦以上，几乎在各种频率源中都有倍频器的出现。
倍频器的原理主要是采用非线性设备产生类似矩形脉冲的时间
信号。由于此信号包含丰富的各阶谐波，如图Ｉ．卜ｌ所示，采用一些特
殊的方法选出需要的频率就可以实现频率的倍增，在图１一Ｉ．Ｉ中的脉冲
并不～定要求是规则的矩形脉冲，如Ｓａ（ｘ）．或高斯脉冲等均能实现同样
在电子对抗中需要产生很宽的干扰和反干扰频率和很多高速跳 变的频率，采用一个振荡器难以覆盖一个倍频程，而采用倍频方式 可以很好的解决这个问题。在一些仪器和通信设备中常常不改变主 振频率采用倍频方式可以提高工作频段，扩大工作范围，实现频段
的扩展。如主振器工作在１００ＭＨｚ－－２００ＭＨｚ频段，如果进行２和４ 倍频。则输出可以有２００ＭＨｚ－－４００ＭＨｚ，和４００ＭＨｚ－－８００ＭＨｚ．
３、 对于调频或调相发射机，利用倍频可以加深调制度以获得大的相 移或频移。
４、 倍频器能产生激励信号的各次谐波频率，所以在频率合成器中 有做广泛的应用，如下图１—１—２：
宅子科技大学硕士论文
Ｏ ２一１８Ｇ梳状谱信号发生器研究
图１一ｌ一２典型的直接式频率合成器框图
它是由一个高稳定、高纯度的晶体参考频率源，通过分频、混频、倍 频和滤波产生所需要的各种频Fra Baidu bibliotek。通过频率合成器可以提供间隔很小， 点数很多的稳定频率，这能为精密仪器、卫星通讯等系统提供高稳定、 高纯净的频率。
信号发生器研究”来源于电子科技大学成都赛英科技有限公司和中
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
Ａｎｏｔｈｅｒ．ｕｓｉｎｇ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｍｂ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｗｅ ｃａｎ Ｔｎａｋ ｍｍｗａｖｅ
Ｓｉｎｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｔｄ．ａｎｄ Ｎｏ．２９ ｉｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎ ｏｆ ｃｈｉｎａ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｇｒｏｕｐ．Ｉｎ ｔｈｅ ｐａｐｅｒ，ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｌｙ ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｔｈｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｍｂ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ’ｓ ｓｃｈｅｍｅ，ｔｈｅ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｅｌｅｍｅｎｔｓ，ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｔｈｅ ｋｅｙ ｐａｒｔｓ ＳＲＤ，ａｎｄ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ’ｓ ｏｕｔｐｕｔ ａｎｄ ｉｎｐｕｔ ｍａｔｃｈ ｃｉｒｃｕｉｔ， ｓｅｌｆ－ｒｅｗｏｒｄ ｉｎ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｄｏｍａｉｎ．Ｂｅｃａｕｓｅ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｎｅｅｄ ａ ｐｏｗｅｒ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ，ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｙ ａｎｄ ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ ｏｆ ＰＡ ｉｎ ｔｈｅ ｐａｐｅｒ
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ＴｏａＫ
Ｏ．２—１８Ｇ梳状谱信号发生器研究
图１—１—１（ｂ）
§１．１．１倍频器的特点和应用
倍频器具有很多独有的特点，使得它在很多方面都有广泛的应用。 １、 能够降低电子设备的主振频率。
在许多工作频率较高和对频率稳定度要求较高的通讯设备中倍 频器的应用无疑可以是设备的设计和成本大大降低。由于晶体振荡器 的频率越高稳定度就越低，同时基音晶体频率一般不高过３０ＭＨｚ但稳 定度很高一般达到（３－０．５）×１０４／月。泛音晶体频率不高过４００磁Ｈｚ， 但泛音晶体的稳定度比基音的要恶化２．３个数量级，所以在这些设备 中为了达到系统要求的稳定度，一般采用主振和输出之间加倍频的办 法来完成。 ２、 扩展工作频段
在捷变频雷达中要求激励源同时输出数十个快速跳变的高纯谱频 点，采用常规的ＰＬＬ和ＤＤＳ来实现有一定难度，采用梳状谱信号源做 基础激励，可以很好的获得跳频时间，同时提高输出频率也是一件很 容易的事情。另外，在一些扫频源和频谱分析仪器中，采用梳状谱信
号能很好的提高分析时间和分析范围。本项目：“Ｏ．２—１８Ｇ梳状谱
ａｌｓｏ．Ａｂｏｕｔ ｉｔ，ｕｓｅｄ ＳＲＤ ｍａｄｅ ｂｙ ＭＥＴＥＬＩＣＳ Ｉｎｃ．，ＷＪ＆，ＳＩＲＥＮＺＡ’
ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ，ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｔｈｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｍｂ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ．Ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｒｅｓｕｌｔ，ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｃａｎ ｉｎｓｔｅａｄ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｏｖｅｒｓｅａｓ ｉｎ ｔｈｅ
４）精心调试各功能单元电路，最终实现系统功能与指标。 ５）根据经验提出了实际系统设计与调试中应该着重注意与必须考虑
到的问题、解决方案，同时给出阶跃恢复二极管模型 ６）对系统最终指标及性能参数进行测量，并进行分析，根据存在的问
题提出改进方法与思路。
电子科技大学硕士论文
０ ２一１８Ｇ梳状谱信号发生器研究
关键词：阶跃恢复二极管（ＳＲＤ）梳状谱脉冲发生电路 功率放大器谐波平衡法
电子科技大学硕士论文
Ｏ．２—１８Ｇ梳状谱信号发生器研究
ＡＢＳＴＲＡＣＴ
Ｔｈｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｍｂ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｕｓｅｄ ｗｉｄｅｌｙ ｉｎ ｔｈｅ ｆａｓｔ ｒａｄａｒ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｔａｎｄａｒｄ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｗｈｉｃｈ ｕｓｕａｌｌｙ ｎｅｅｄ
在整个课题的实施过程中，作者的主要工作有：
１）根据项目的总体技术要求和要求实现的功能对系统进行整体规划
电子科技大学硕士论文
０ ２一Ｊ８Ｇ梳状谱信号发生器研究
和设计。
２）对系统各功能电路进行深入分析和理解。并就课题所采用的方案进 行建模访真和研究，设计出各实际功能电路。
３）搜集查找系统中所涉及的电子元器件资料，进行比较分析和选择， 并完成具体电路的设计、ＰＣＢ板布局，和系统腔体设计。
§１。１．２倍频器的分类
倍频器根据不同的要求可分为不同的类别。按倍频次数可分为： １、低次倍频
单次倍频不超过５次的这类倍频器叫低次倍频。一般采用非线 性电容的变容管或晶体三极管Ｃ类放大器的非线性电阻抗实现。倍频 效率二极管在５０％以上。三极管在４０％以上。输出功率较大，但随着 倍频次数的加大效率会急剧下降。如要高次倍频须做成级连形式。 ２、高次倍频
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＳＲＤ
Ｃｏｍｂ－ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｉｍｐｕｌｓｅ·ｇｅｎｅｒａｔｏｒ
ａｍｐｌｉｆｉｅｒ Ｈａｒｍｏｎｉｏｕｓ·ｂａｌａｎｃｅ，
ｐｏｗｅｒ－
Ｉｌ
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０．２一１８Ｇ梳状谱信号发生器研究
独创性声明
本人申明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行 的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加 以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰 写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育 机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对 本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表 示谢意。
功能。
朋＝甾五ｊｊ：１｜盈，：
ｆ（ｔ）
。ｎ．厂 ］。门
－Ｔｏ－Ｔ／２一Ｔ， 一Ｔ，Ｔｏ／２ Ｔｏ
图１一Ｉ—ｌ（ａ）
对应的傅立叶系瓤％＝去！西＝等吼＝拇删＝警
在频谱图上画出Ｔｏ＝１６Ｔ１时的Ｔｏａｋ的分布图（图１—１－１（ｂ）） 在设计倍频器时根据具体的功率和倍频效率情况选定脉冲函数，
再选出需要的频率，实现频率倍增。
§１．１倍频器概述
第一章概 述
在电子技术领域，广泛的采用频率变换电路，倍频器是其中的一
种，它负责完成输入频率的倍增功能。它主要采用半导体器件的非线
性实现倍频，最近此项技术发展迅速。从早期的非线性电阻二极管发
展到变容管、阶跃管、隧道二极管、雪崩二极管等，由双极性三极管
发展到利用单栅、双栅场效应晶体管。从波段看由短波、超短波到厘
（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）
签名：—— 导师签名：
日期：
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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。
本项目来源于电子科技大学成都赛英科技有限公司和中电集团 ２９所的合作项目。文章从梳状谱信号发生器的产生原理出发，采用时 域和频域两种方法，分析、介绍了梳状谱信号发生电路（脉冲产生电 路）结构，电路中各种元件的参数计算，发生器的关键元件：阶跃恢 复二极管的模型，发生器电路的输入输出匹配，以及自给偏压的设置 等。同时根据系统的功率控制，需要一个推动功放，文章也对功率放 大器的原理和设计方法进行了分析和介绍。根据上述的分析，选用 ＭＥＴＥＬＩＣＳ公司的阶跃恢复二极管和ｗＪ、ＳＩＲＥＮＺＡ公司的放大管，设 计实现了输出０。２—１８Ｇ的梳状谱信号发生器。测试结果，在最高１８Ｇ 输出功率大于．３６ｄＢｍ，与国外的同类产品相比，在低成本的情况下，实 现了相同的功能，达到了相同输出功率，但在功耗及效率上与国外同 类产品还存在一些差距。
ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｒｓ ｅａｓｉｌｙ．Ｓｏ ｉｔ ｃａｎ ｂｅ ｆｏｕｎｄ ｎｏｒｍａｌ ｉｎ ｔｈｅ ｍｍｗａｖｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ、ｍｉｌｉｔａｒｙ－ｓｃｏｕｔｉｎｇ、ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ａｎｄ ｇｕｉｄｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｅｔｃ．
Ｔｈｅ ｓｕｂｊｅｃｔ ｃａｍｅ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｃｏｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｐｒｏｊｅｃｔ ｂｅｔｗｅｅｎ Ｃｈｅｎｇｄｕ
ｆｕｎｃｔｉｏｎ，ｏｕｔｐｕｔ ｐｏｗｅｒ ｅｑｕａｌｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｏｖｅｒｓｅａｓ ｆｏｒｍ ７ｄＢｍ＠２００ＭＨｚ ｔｏ一３６ｄＢｍ＠１ ８Ｇ．Ｂｕｔ ｉｔ ｈａｓ ｍａｎｙ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｔｈａｔ
ｓｈｏｕｌｄ ｃｈａｎｇｅ ｉｎ ｔｈｅ ｆｕｒｔｈｅｒ．
签名：
日期：
年 月日
关于论文使用授权的说明
本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学 位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文 的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅．本人授权电子科 技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进 行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编 学位论文。
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。
电子科技大学 硕士学位论文 0.2——18G梳状谱信号发生器研究 姓名：郑博仁 申请学位级别：硕士 专业：电路与系统 指导教师：张玉兴
20050601
电子科技大学硕士论文
摘要
０ ２一】８Ｇ梳状谱信号发生器研究
梳状谱信号发生器在捷变频雷达、频标发生器等要求激励源同 时输出数十个高纯频点中有着普遍的应用，同时在仪器设备中常常是 扩展频带的关键器件，另外通过它的倍频作用可以容易的得到毫米波 频率源，在毫米波通信、军事侦察、制导等方面也有着很广泛的应用。
米波毫米波乃至亚毫米波等波段都得到了惊人的发展，输出功率有的
可达几十瓦以上，几乎在各种频率源中都有倍频器的出现。
倍频器的原理主要是采用非线性设备产生类似矩形脉冲的时间
信号。由于此信号包含丰富的各阶谐波，如图Ｉ．卜ｌ所示，采用一些特
殊的方法选出需要的频率就可以实现频率的倍增，在图１一Ｉ．Ｉ中的脉冲
并不～定要求是规则的矩形脉冲，如Ｓａ（ｘ）．或高斯脉冲等均能实现同样
在电子对抗中需要产生很宽的干扰和反干扰频率和很多高速跳 变的频率，采用一个振荡器难以覆盖一个倍频程，而采用倍频方式 可以很好的解决这个问题。在一些仪器和通信设备中常常不改变主 振频率采用倍频方式可以提高工作频段，扩大工作范围，实现频段
的扩展。如主振器工作在１００ＭＨｚ－－２００ＭＨｚ频段，如果进行２和４ 倍频。则输出可以有２００ＭＨｚ－－４００ＭＨｚ，和４００ＭＨｚ－－８００ＭＨｚ．
３、 对于调频或调相发射机，利用倍频可以加深调制度以获得大的相 移或频移。
４、 倍频器能产生激励信号的各次谐波频率，所以在频率合成器中 有做广泛的应用，如下图１—１—２：
宅子科技大学硕士论文
Ｏ ２一１８Ｇ梳状谱信号发生器研究
图１一ｌ一２典型的直接式频率合成器框图
它是由一个高稳定、高纯度的晶体参考频率源，通过分频、混频、倍 频和滤波产生所需要的各种频Fra Baidu bibliotek。通过频率合成器可以提供间隔很小， 点数很多的稳定频率，这能为精密仪器、卫星通讯等系统提供高稳定、 高纯净的频率。
信号发生器研究”来源于电子科技大学成都赛英科技有限公司和中
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