CN218335984U

CN218335984U - 超低附加相位噪声高功率平坦度梳状谱信号发生器

Info

Publication number: CN218335984U
Application number: CN202222601605.9U
Authority: CN
Inventors: 王海峰; 刘畅; 金曙晨
Original assignee: Chengdu Weibin Technology Co ltd
Current assignee: Chengdu Weibin Technology Co ltd
Priority date: 2022-09-30
Filing date: 2022-09-30
Publication date: 2023-01-17
Anticipated expiration: 2032-09-30

Abstract

一种超低附加相位噪声高功率平坦度梳状谱信号发生器，包括低相噪放大单元、SRD二极管组、偏置电路，低相噪放大单元用于对输入信号进行放大后输出，SRD二极管组用于根据放大后的信号产生梳状谱信号并输出。偏置电路连接低相噪放大单元，包括电阻R1、电容C9、电容C10、电感L8、电感L9。偏置电路用于对低相噪放大单元进行偏置，从而使低相噪放大单元工作在低相噪模式下，保证整个梳状谱信号发生器低附加相位噪声，实现采用特殊方式偏置SIGA低相位噪声放大器激励SRD二极管与特殊输出匹配来实现低附加相位噪声与高效率输出的目的。

Description

超低附加相位噪声高功率平坦度梳状谱信号发生器

技术领域

本申请涉及射频微波技术领域，尤其涉及一种超低附加相位噪声高功率平坦度梳状谱信号发生器。

背景技术

梳状谱信号发生器又称为谐波发生器，用于产生输入信号的各次谐波输出，其特点是倍频效率高、输出谐波分量丰富、相位噪声恶化小、适用于高次倍频、频标产生电路、倍频电路、直接式频综、脉冲发生器等电路。

其中，梳状谱信号发生器在捷变频雷达要求激励源输出数十个快速跳变的高纯谱频点中有着普遍的应用, 同时在通用接收机、仪器设备中常常是扩展频带的关键器件。在接收机中，常常采用校正源对接收机进行校准以消除通道间相位误差或幅度误差。常规校正源采用锁相的方式，在同一时刻只能输出一个频率点，这使得多通道接收机与测试仪器的校正时间较长，影响接收机工作的实时性。为了缩短接收机通道校准的时间，提高接收机工作的实时性，可采用梳状谱信号发生器一次产生的多根谱线对多个通道同时校准。另外通过它的倍频作用可以很容易得到毫米波频率源，在毫米波通信、军事侦察、制导等方面也有着很广泛的应用，具有较高的市场价值。通常梳状谱发生器都是基于SRD二极管来实现谐波生成，但它存在附加相位噪声高，转换效率低的问题，在低温工作条件下（-55℃）相位噪声恶化的情况。

实用新型内容

为了解决上述现有技术的不足，本申请提供一种超低附加相位噪声高功率平坦度梳状谱信号发生器，采用特殊方式偏置SIGA低相位噪声放大器激励SRD二极管与特殊输出匹配来实现低附加相位噪声与高效率输出的目的。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术：

一种超低附加相位噪声高功率平坦度梳状谱信号发生器，包括低相噪放大单元、SRD二极管组、偏置电路，低相噪放大单元用于对输入信号进行放大后输出，SRD二极管组用于根据放大后的信号产生梳状谱信号并输出，偏置电路连接低相噪放大单元的输入端处，用于对低相噪放大单元进行偏置，从而使低相噪放大单元工作在低相噪模式下，保证整个梳状谱信号发生器低附加相位噪声。

进一步，偏置电路包括电阻R1、电容C9、电容C10、电感L8、电感L9；电阻R1一端连接电感L8一端，并连接到电容C2一端，电容C2另一端接地，电感L8另一端连接电容C9一端，电容C9另一端连接电感L9一端，电感L9一端连接电容C10一端，电容C10另一端与电阻R1另一端连接，并连接低相噪放大单元的输入端。

进一步，SRD二极管组包括SRD二极管D2、SRD二极管D3、SRD二极管D4，SRD二极管D2、SRD二极管D3、SRD二极管D4的阴极分别接地，SRD二极管D2的阳极连接低相噪放大单元输出端，并连接电感L4一端，SRD二极管D3的阳极连接电感L4另一端、电感L5一端，SRD二极管D4的阳极连接电感L5另一端，并连接电阻R2一端，SRD二极管组产生的梳状谱信号经过电阻R2改善输出阻抗后输出。

本实用新型有益效果在于：

与现有技术相比，本方案采用特殊方式偏置SIGA低相位噪声放大器激励SRD二极管与特殊输出匹配来实现低附加相位噪声与高效率输出，本方案提出的梳状谱发生器具备低附加相位噪声（相位噪声附加小于0.5dB）、低功耗、小型化、大温度范围工作稳定性的能力，输出功率平坦度较好，实现了低附加相位噪声与高平坦度的要求。

附图说明

图1是本申请实施例的原理框图。

图2是本申请实施例的一种电路图示例。

图3是本申请实施例的100MHz参考信号相位噪声测试曲线。

图4是本申请实施例的输出1GHz信号相位噪声测试曲线。

图5是本申请实施例的输出信号频谱测试曲线。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型的实施方式进行详细说明，但本实用新型所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

本申请实施例提供一种超低附加相位噪声高功率平坦度梳状谱信号发生器，如图1所示，包括低相噪放大单元和SRD二极管组，低相噪放大单元用于对输入信号进行放大后输出，低相噪放大单元连接有偏置电路，偏置电路可对低相噪放大单元进行适当偏置，从而使低相噪放大单元完全工作在低相噪模式下，最终保证整个梳状谱信号发生器低附加相位噪声；经低相位噪声放大后的信号进入SRD二极管组来实现高效率输出梳谱信号。

具体的，如图2示出了本实施例的一种电路示例，其中，低相噪放大单元包括放大器U1、电容C6、电容C7、电感L7、电阻R3、电感L1、电容C1、电阻R3、电容C8、电容C3、电感L6等。

放大器U1的基极连接电容C7一端和电阻R3一端，电容C7另一端连接电容C6一端和电感L7一端，电阻R3一端另一端接地，电感L7另一端接地，电容C6另一端为信号输入端。其中，电容C6和电容C7为隔直电容，电感L7为输入滤波电感。

偏置电路包括电阻R1、电容C9、电容C10、电感L8、电感L9；电阻R1一端连接电感L8一端，并连接到电容C2一端，电容C2另一端接地，电感L8另一端连接电容C9一端，电容C9另一端连接电感L9一端，电感L9一端连接电容C10一端，电容C10另一端与电阻R1另一端连接，并连接放大器U1的基极。电容C2为放大器电源的去耦电容。

放大器U1的发射极连接电阻R3一端和电容C8一端，电阻R3另一端和电容C8另一端分别接地，放大器U1的集电极通过电感L1连接+5V电源，并作为低相噪放大单元输出端连接SRD二极管组。+5V电源还连接电容C1一端和稳压二极管D1的阴极，电容C1另一端接地，稳压二极管D1的阳极接地。电容C1为去耦电容，电感L1为电源的滤波电感。

放大器U1的集电极连接电容C3一端，电容C3另一端连接电感L6和匹配电路，电感L6另一端接地，匹配电路连接SRD二极管组，匹配电路用于进行放大器U1输出信号与SRD二极管组间的匹配，对放大后的信号进行阻抗匹配。电容C3为交流耦合电容。

SRD二极管组包括SRD二极管D2、SRD二极管D3、SRD二极管D4，SRD二极管D2、SRD二极管D3、SRD二极管D4的阴极分别接地，SRD二极管D2的阳极连接低相噪放大单元输出端的匹配电路，并连接电感L4一端，SRD二极管D3的阳极连接电感L4另一端、电感L5一端，SRD二极管D4的阳极连接电感L5另一端，并连接电阻R2一端，SRD二极管组产生的梳状谱信号经过电阻R2改善输出阻抗后输出。其中，电感L4和电感L5为SRD二极管组的激励电感。

具体的，作为可选的方式，匹配电路采用电感L2、电感L3、电容C4、电容C5实现，电感L2一端和电容C4一端连接电容C3另一端，电感L2另一端连接电感L3一端和电容C5一端，电容C4另一端接地，电容C5另一端接地，电感L3另一端连接SRD二极管D2的阳极。

输入信号经过电容C6和电容C7隔直，电感L7滤波，进入放大器U1，偏置电路对放大器U1进行偏置，使放大器U1完全工作在低相噪模式下；经低相位噪声放大器U1放大后的信号，经过交流耦合电容C3，进入匹配电路后，再进入SRD二极管组，SRD二极管组产生所需要的梳状谱信号，信号经可以改善输出阻抗的电阻R2后输出信号。

为了验证上述的方案可行性，选定一个0.1GHz为参考的梳状谱发生器进行设计，该梳状谱信号发生器指标要求如下：

1、输入信号

输入频率：100MHz；

输入信号相位噪声：≤-160dBc/Hz@1kHz；

输入信号功率：5 dBm ~10dBm。

2、输出信号

输出频率：0.1GHz~18GHz；

相位噪声恶化量：≤1dB；

输出功率：≥0dBm@0.1GHz~1GHz，≥-5dBm@1GHz~2GHz；

功耗：≤120mA@5V。

根据工作频率以及加工难易程度要求，选择合适的基板材料，选择的材料是罗杰斯的Rogers RO4350进行元器件的搭载和电路布局。

电路最终的测试数据如图3~图5所示，其中，图3为参考100MHz的相位噪声，图4为输出1GHz时相位噪声曲线，图5为输出梳谱信号频谱。

由图可知相位噪声附加小于0.5dB，输出功率平坦度也非常好，实现了低附加相位噪声与高平坦度的要求。

以上所述仅为本申请的优选实施例，并不用于限制本申请，显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种超低附加相位噪声高功率平坦度梳状谱信号发生器，包括低相噪放大单元和SRD二极管组，低相噪放大单元用于对输入信号进行放大后输出，SRD二极管组用于根据放大后的信号产生梳状谱信号并输出，其特征在于：

还包括偏置电路，连接低相噪放大单元的输入端处；

偏置电路包括电阻R1、电容C9、电容C10、电感L8、电感L9；电阻R1一端连接电感L8一端，并连接到电容C2一端，电容C2另一端接地，电感L8另一端连接电容C9一端，电容C9另一端连接电感L9一端，电感L9一端连接电容C10一端，电容C10另一端与电阻R1另一端连接，并连接低相噪放大单元的输入端。

2.根据权利要求1所述的超低附加相位噪声高功率平坦度梳状谱信号发生器，其特征在于，SRD二极管组包括SRD二极管D2、SRD二极管D3、SRD二极管D4，SRD二极管D2、SRD二极管D3、SRD二极管D4的阴极分别接地，SRD二极管D2的阳极连接低相噪放大单元输出端，并连接电感L4一端，SRD二极管D3的阳极连接电感L4另一端、电感L5一端，SRD二极管D4的阳极连接电感L5另一端，并连接电阻R2一端，SRD二极管组产生的梳状谱信号经过电阻R2改善输出阻抗后输出。

3.根据权利要求1所述的超低附加相位噪声高功率平坦度梳状谱信号发生器，其特征在于，低相噪放大单元包括放大器U1，电容C10另一端和电阻R1另一端与放大器U1的基极，放大器U1的基极连接信号输入端，发射极连接电阻R3一端和电容C8一端，电阻R3另一端和电容C8另一端分别接地，放大器U1的集电极通过电感L1连接+5V电源，并作为低相噪放大单元输出端连接SRD二极管组。

4.根据权利要求3所述的超低附加相位噪声高功率平坦度梳状谱信号发生器，其特征在于，放大器U1的集电极连接电容C3一端，电容C3另一端连接电感L6和匹配电路，电感L6另一端接地，匹配电路连接SRD二极管组，匹配电路用于放大器U1输出信号与SRD二极管组间的匹配。

5.根据权利要求4所述的超低附加相位噪声高功率平坦度梳状谱信号发生器，其特征在于，匹配电路包括电感L2、电感L3、电容C4、电容C5，电感L2一端和电容C4一端连接电容C3另一端，电感L2另一端连接电感L3一端和电容C5一端，电容C4另一端接地，电容C5另一端接地，电感L3另一端连接SRD二极管组。

6.根据权利要求3所述的超低附加相位噪声高功率平坦度梳状谱信号发生器，其特征在于，+5V电源还连接电容C1一端和稳压二极管D1的阴极，电容C1另一端接地，稳压二极管D1的阳极接地。

7.根据权利要求3所述的超低附加相位噪声高功率平坦度梳状谱信号发生器，其特征在于，放大器U1的基极连接电容C7一端和电阻R3一端，电容C7另一端连接电容C6一端和电感L7一端，电阻R3一端另一端接地，电感L7另一端接地，电容C6另一端为信号输入端。