高精度數控微波移相器的設計概述②--射頻易商城
高精度數控微波移相器的設計概述②
包括 VCO在內的鎖相電路負責把 VCO輸出信號頻率鎖定在 ωI ,其相位則鎖定在 < l + < ε ,其中 < ε表示鎖定相誤差 。 具體工作原理如下 : DDS2設11置分頻比為 2 ,其輸出信號頻率為 ω l ,和 VCO輸出′信號頻率 ωI 進行單邊帶混頻后(取上邊帶 ) ,得到′頻率為 ( ω I+ωl ) 的信號 ,此信號再和輸入信號 ω I 進′ ′行下混頻 ,獲得頻率為 ωl = ( ω I+ωl- ωI )的信號 ,1 系統方案及工作原理系統實現方案的原理框圖如圖 1所示 。 為了便于突出基本原理的闡述 ,圖中略去了實際電路中必不可少的濾波 、分配 、放大及控制等電路 ,信號的標記符號也略去了相應的幅度部分 。 其中 , OSC為輸ω j t入信號源 ,它產生的載波信號記為 ec,輸入精密移相器 (圖 1 中 虛 線 框 內 ) 后 , 其 輸 出 信 號 記 為eω jc t + < 0 + < Δω′l 信號和 ω l 信號經過鑒頻鑒相器得到誤差信號v ε ,然后通過環路濾波器控制 VCO至鎖定狀態 。ω′l 信號的相位表達式為 :< l= < vco + < I - < m I′′ ′( 3 ),其中相移 < Δ 表示信號在電路各部分傳式中 < I 和 < m I 分別表示兩次變頻所引入的相位移 。環路達到鎖定狀態時 ,滿足 ωI = ω I ,以及 :( 4 )< l= < l + < ε(3)、 (4)可知環路鎖定狀態下 VCO輸 由 (2) 、出信號相位為 :11 ′π N / 224< vco= < m I / 2 + < d - < I + < m I + < ε + 2( 5 )′′輸 、變換所造成的固定相移的總和 ,相移 是可控相移 ,可以在 0到 360°范圍內以大約 0. 00002度的步長進行調節 。圖 1精密微波移相器原理示意圖(5)式中 ,除最后一項外 ,其余各項皆為常數 。因此 ,通過調整級聯 DDS的相位控制寄存器 ,改變N 值 ,即可改變 VCO輸出信號的相位值 ,調節精度π /224rad。 最后 ,VCO輸出信號通過混頻器變換 為 2ω j t+ < + <為 ec 0Δ,其中 < Δ 為相位可變量,取值為 < Δ =π N / 2 ; < 0 為固定附加相移 ,包括 < vco 固定相移和 2混頻器附加相移 。此方案中 ,由于所有 DDS的分頻比取值都是 2的冪 ,因此避免了 DDS的相位累加截斷誤差問題 ;同時 ,輸出信號通過 VCO混頻產生 ,有效地避免了DDS的信號雜散問題 。24輸入信號 ec首先通過下變頻器變換為中頻ω j t + <eI m I ,其中 <m I 是變頻引入的固定相移(中頻頻率選擇為 21. 4MHz, 以便于選用濾波器 ) ,再經過 16次倍頻后 ,獲得頻率為 342. 4MHz 的 DDS 時鐘信號 。 DDS0對時鐘分頻 8倍 ,獲得 42. 8MHz信號 ,經過濾波和整形之后 ,提供給 DDS1 作為時鐘 。 之所以先要采取倍頻措施 ,是為了使 DDS輸出信號的鏡像頻率分量遠離主信號 ,便于加以抑制 ,有利于采用濾波器在 DDS0的輸出端提取較純的主信號分量 。DDS1對時鐘分頻 4096倍 ,獲得頻率約為 104. 5kHz(ω l / 2π )的信號 。 若使 DDS0和 DDS1 的輸出信號- 12π ×相位都以 2 2rad為最小步進調整 ,則在 ω l 頻ω j t率上可獲得以下相位的號S = eπ N /(2 12 ×j[ (ωI t+ < m I) /211 +22 12) +< d ]( 1 )圖 2 實驗電路照片 ( 背面 )式中 < d 表示倍頻 、分頻過程中所引入的附加相移 ,N 為整數 ,取值范圍 ∈ [0, 224- 1 ] ,表示 DDS相位寄存器的取值 。 由 (1 )式分離出 ωl 頻率上信號的相限信號的精密移相操作 。
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移相位數：6 bit
移相精度：1.5 deg
插損：5.0 dB
端口駐波：1.4
寄生調幅：±0.4 dB
頻率范圍：6 - 18 GHz
移相位數：6 bit
移相精度：3.8 deg
插損：10.5 dB
端口駐波：1.5
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