VHF波段雙頻輸出的微封裝鎖相源和電子設備的制作方法
vhf波段雙頻輸出的微封裝鎖相源和電子設備
技術領域
1.本發明涉及鎖相源技術領域，具體涉及一種vhf波段雙頻輸出的微封裝鎖相源和電子設備。
背景技術：
2.鎖相源作為頻率源的一種，是電子設備如雷達、通訊設備等先進設備的基本信號來源。隨著科技的發展，目前，雷達、通訊設備等先進電子設備的向微型化方向發展。
3.對于復雜的電子設備而言，開發能同時工作在兩個乃至多個頻段的鎖相源能夠縮小其電路面積，有利于電子設備的微型化發展。
4.然而，兩個頻段的鎖相源中的兩路信號之間容易產生互擾，導致雜散過高。
技術實現要素：
5.(一)解決的技術問題
6.針對現有技術的不足，本發明提供了一種vhf波段雙頻輸出的微封裝鎖相源和電子設備，解決了現有的兩個頻段的鎖相源中的兩路信號之間容易產生互擾的技術問題。
7.(二)技術方案
8.為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：
9.第一方面，本發明提供一種vhf波段雙頻輸出的微封裝鎖相源，包括：鎖相環路、二功分器、第一信號產生電路和第二信號產生電路；
10.所述二功分器將所述鎖相環路產生的點頻信號分頻成第一點頻信號和第二點頻信號；
11.所述第一信號產生電路對第一點頻信號進行分頻、放大、濾波后對外輸出；
12.所述第二信號產生電路對第二點頻信號進行分頻、放大、濾波后對外輸出；
13.其中，第一信號產生電路中包括高通濾波器，第二信號產生電路中包括低通濾波器。
14.優選的，所述第一信號產生電路為200mhz信號產生電路，包括依次相連的四分頻器、第一低噪聲放大器和hfcn-180貼片型高通濾波器。
15.優選的，所述第二信號產生電路為100mhz信號產生電路，包括依次相連的八分頻器、第二低噪聲放大器和lfcn-80貼片型低通濾波器。
16.優選的，所述四分頻器采用bw441型芯片；
17.和/或
18.所述第一低噪聲放大器采用bw306型芯片。
19.優選的，所述八分頻器采用bw442型芯片；
20.和/或
21.所述第二低噪聲放大器采用bw306型芯片。
22.優選的，所述鎖相環路為800mhz鎖相環路，其包括依次相連的鑒頻鑒相器、環路濾
波器和壓控振蕩器。
23.優選的，所述鎖相環路、二功分器、第一信號產生電路和第二信號產生電路封裝在微封裝盒體中，微封裝盒體的尺寸為28mm
×
20mm
×
5mm。
24.優選的，所述微封裝盒體采用四個區域的分腔布局，鎖相環路、二功分器、第一信號產生電路和第二信號產生電路分別布局在四個區域中。
25.優選的，第一信號產生電路的輸出信號的頻率為200mhz，信號輸出功率≥10dbm，雜波抑制≤-65dbc，相位噪聲≤-111dbc/hz@1khz；
26.和/或
27.第二信號產生電路的輸出信號的頻率為100mhz，信號輸出功率≥10dbm，雜波抑制≤-65dbc，相位噪聲≤-117dbc/hz@1khz。
28.第二方面，本發明提供一種電子設備，包括如上述所述的vhf波段雙頻輸出的微封裝鎖相源。
29.(三)有益效果
30.本發明提供了一種vhf波段雙頻輸出的微封裝鎖相源和電子設備。與現有技術相比，具備以下有益效果：
31.本發明的一種vhf波段雙頻輸出的微封裝鎖相源，包括：鎖相環路、二功分器、第一信號產生電路、第二信號產生電路；所述二功分器將所述鎖相環路產生的點頻信號分頻成第一點頻信號和第二點頻信號；所述第一信號產生電路對第一點頻信號進行分頻、放大、濾波后對外輸出；所述第二信號產生電路對第二點頻信號進行分頻、放大、濾波后對外輸出；其中，第一信號產生電路中包括高通濾波器，第二信號產生電路中包括低通濾波器。本發明的雙頻信號共單鎖相環設計，具有降低硬件成本的優點；同時本發明的兩路信號分別進行高通濾波和低通濾波設計，降低了兩路信號之間的互擾、提高了雜散抑制度。
附圖說明
32.為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
33.圖1是vhf波段雙頻輸出的微封裝鎖相源電原理框圖；
34.圖2是vhf波段雙頻輸出的微封裝鎖相源外形示意圖；
35.圖3是800mhz鎖相環路電原理框圖；
36.圖4是環路濾波器電路圖；
37.圖5是環路濾波器的開環增益和相位裕度仿真曲線；
38.圖6是2274mhz鎖相電路相位噪聲仿真曲線。
具體實施方式
39.為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲
得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
40.本技術實施例通過提供一種vhf波段雙頻輸出的微封裝鎖相源和電子設備，解決了現有的兩個頻段的鎖相源中的兩路信號之間容易產生互擾的技術問題，實現降低了兩路信號之間的互擾、提高了雜散抑制度。
41.本技術實施例中的技術方案為解決上述技術問題，總體思路如下：
42.微型化、集成化、低相噪和高頻譜純度是現代先進電子系統頻率源重點研究方向，其中相位噪聲對現代雷達的動目標檢測性能和無線通信系統穩定性都有重要影響。對于復雜的電子設備而言，開發能同時工作在兩個乃至多個頻段的鎖相源能夠縮小其電路面積，有利于電子設備的微型化發展。本發明實施例兩路信號分別進行高通濾波和低通濾波設計，降低了兩路信號之間的互擾、提高了雜散抑制度。
43.為了更好的理解上述技術方案，下面將結合說明書附圖以及具體的實施方式對上述技術方案進行詳細的說明。
44.本發明實施例提供一種vhf波段雙頻輸出的微封裝鎖相源，如圖1所示，其包括：鎖相環路、二功分器、第一信號產生電路、第二信號產生電路；
45.所述二功分器將所述鎖相環路產生的點頻信號分頻成第一點頻信號和第二點頻信號；
46.所述第一信號產生電路對第一點頻信號進行分頻、放大、濾波后對外輸出；
47.所述第二信號產生電路對第二點頻信號進行分頻、放大、濾波后對外輸出；
48.其中，第一信號產生電路中包括高通濾波器，第二信號產生電路中包括低通濾波器。
49.本發明實施例的雙頻信號共單鎖相環設計，具有降低硬件成本的優點；同時本發明實施例的兩路信號分別進行高通濾波和低通濾波設計，降低了兩路信號之間的互擾、提高了雜散抑制度。
50.下面對本發明實施例進行詳細描述：
51.本發明實施例的鎖相環路、二功分器、第一信號產生電路、第二信號產生電路封裝在微封裝盒體中，其外形尺寸示意圖如圖2所示。
52.需要說明的是，本發明實施例中鎖相環為800mhz鎖相環路，第一信號產生電路為200mhz信號產生電路，第二信號產生電路為100mhz信號產生電路。
53.鎖相環路：
54.本發明實施例中的鎖相環路為800mhz鎖相環路，是基基于相位負反饋方式的閉環系統，其主要由鑒頻鑒相器(pd)、環路濾波器(lpf)、壓控振蕩器(vco)構成，環路對輸入參考信號與vco信號進行比相，輸出相位誤差信號，該相位誤差信號經過lpf濾除高頻分量后加到vco上，使vco頻偏逐漸向參考信號頻偏靠攏，一旦兩者相對頻偏相等，環路就能穩定下來，達到鎖定跟蹤的目標。鎖相環路電原理框圖如圖3所示。
55.鑒頻鑒相器(pd)的作用是檢測參考信號相位與vco輸出信號之間的相位差，從而輸出兩者之間的相位誤差信號。本發明采用peregrine公司的pe33241作為鎖相環路的鑒頻鑒相器。
56.環路濾波器(lpf)具有低通特性，可以濾除相位誤差信號中的高頻分量，得到穩定的控制電壓并加到vco上，對鎖相環路的各項性能指標都有明顯的影響。lpf主要有無源濾
波器和有源濾波器兩類，為取得比較低的相位噪聲，本發明選擇無源濾波器，其電路圖如圖4所示。設計環路濾波器時需要考慮環路濾波器的相位裕度、環路帶寬、濾波器階數、濾波器的阻抗與開環增益等參數。本發明環路濾波器的相位裕度70度、環路帶寬200khz、2階環路、50ω阻抗，最終開環增益和相位裕度仿真曲線如圖5所示。
57.壓控振蕩器(vco)是一個電壓到頻率變換的器件，它可以將直流電轉變為具有一定頻率信息的交流信號。本發明采用z～comm公司的clv0800a作為鎖相環路的壓控振蕩器，其僅在800mhz頻率處單點振蕩。
58.基于以上元器件選型和電路仿真設計的800mhz鎖相環路相位噪聲仿真曲線如圖6所示。
59.二功分器：
60.vco輸出的800mhz點頻信號經二功分后，分別送給兩路分頻器進行分頻。選擇頻率覆蓋點頻800mhz的微型貼片二功分器，本發明實施例選擇國基北方公司的bw510型gaas單片集成0度二功分器，其在dc～40ghz的頻率范圍具有較低的插損和優良的端口駐波特性，隔離度大于15db。
61.200mhz信號產生電路：
62.對功分之后的一路800mhz信號4分頻，產生200mhz頻率信號，經放大濾波后對外輸出。本發明實施例選擇國基北方公司的bw441型四分頻器，bw441是一款gaas單片機成低相噪靜態四分頻器芯片，工作頻率范圍dc～12ghz，在+5v工作電壓下，bw441的輸出功率達-3dbm，其基本電性能如表1所示。本發明實施例選擇國基北方公司的bw306型單片低噪聲放大器，bw306是一款工作于0.1～20ghz的gaas單片集成低噪聲放大器芯片，其在50ma工作電流下，可提供15db的增益和13dbm的p1db輸出功率，噪聲系數典型值為3db，其基本電性能如表2所示。本發明實施例選擇mini公司的hfcn-180貼片型高通濾波器濾除200mhz以下的低頻雜波，尤其濾除另一路通過空間耦合過來的100mhz信號，其對100mhz的抑制達到49.7db。
63.表1四分頻器bw441基本電性能
64.電性能表(ta＝+25℃，vcc＝+5v)
[0065][0066]
表2放大器bw306基本電性能
[0067]
電性能表(ta＝+25℃，50ωsystem，vdd＝+5v，調整vgg＝+0.45v(典型值)，使idd＝50ma)
[0068][0069]
[1]芯片均經過在片100％直流與rf測試
[0070]
100mhz信號產生電路：
[0071]
對功分之后的一路800mhz信號8分頻，產生100mhz頻率信號，經放大濾波后對外輸出。本發明實施例選擇國基北方公司的bw442型八分頻器，bw442是一款gaas單片機成低相噪靜態八分頻器芯片，工作頻率范圍dc～12ghz，在+5v工作電壓下，bw442的輸出功率達-3dbm，其基本電性能如表3所示。本發明實施例選擇國基北方公司的bw306型單片低噪聲放大器，bw306是一款工作于0.1～20ghz的gaas單片集成低噪聲放大器芯片，其在50ma工作電流下，可提供15db的增益和13dbm的p1db輸出功率，噪聲系數典型值為3db。本發明實施例選擇mini公司的lfcn-80貼片型低通濾波器濾除100mhz以上的高頻雜波，尤其濾除另一路通過空間耦合過來的200mhz信號，其對200mhz的抑制達到約33db。
[0072]
表3八分頻器bw442基本電性能
[0073]
電性能表(ta＝+25℃，vcc＝+5v)
[0074][0075]
所述微封裝盒體采用4j29合金材質，蓋板與盒體采用平行縫焊密封焊接；引腳采用玻璃絕緣子引出，玻璃絕緣子焊接于盒體側壁保證了盒體密封性；盒體外表面全部鍍金，便于使用時大面積焊接和散熱。封裝的外形如圖2所示，引腳說明如下：1-懸空；2-參考輸入端；3-鎖定指示輸出端；4-dc+5v；5-100mhz輸出端；6-懸空；7-200mhz輸出端；8-dc+5v。
[0076]
需要說明的是，本發明實施例中，微封裝盒體整體上采用分腔布局，根據圖1電原理框圖區域劃分為四個區域，用以提高各功能單元隔離度降低頻率互擾。
[0077]
本發明實施例測試結果如下表4所示。
[0078]
表4本發明實施例的實測結果表
[0079][0080]
本發明還提供一種電子設備，包括如上述所述的vhf波段雙頻輸出的微封裝鎖相源。
[0081]
綜上所述，與現有技術相比，具備以下有益效果：
[0082]
1、本發明實施例的雙頻信號共單鎖相環設計，具有降低硬件成本的優點；同時本發明實施例的兩路信號分別進行高通濾波和低通濾波設計，降低了兩路信號之間的互擾、提高了雜散抑制度。
[0083]
2、本發明實施例的100mhz和200mhz信號基于鎖相+分頻的微型化共模塊設計，降低了功耗和體積，提高了組件集成度。同時，電路封裝在同一微封裝盒體中，實現微型封裝結構，適用于微型化的應用場景。同時，vhf波段雙頻輸出的微封裝鎖相源整體上采用分腔布局，根據圖1電原理框圖區域劃分為四個區域，用以提高各功能單元隔離度降低頻率互擾。
[0084]
需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關系術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。而且，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。
[0085]
以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和范圍。
