鼋ａ叶技２０１３年第２６卷第６期 Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｓｃｉ．＆Ｔｅｃｈ．／Ｊｕｎｅ．１５．２０１３ 一种应用于Ｉ ＦＭ的新型鉴相器设计 刘 星，赵鹏，王志强 ０５００００） （中国电子科技集团公司第ｌ３研究所第５专业部，河北石家庄摘要介绍了对数放大器ＡＤ８３０９在瞬时测频（ＩＦＭ）中的应用，设计了基于ＡＤ８３０９的一种新型鉴相器电路，并 将该电路成功应用于某跟踪本振的瞬时测频单元中。实现了对输入射频信号频率２９８～３１８ ＭＨｚ、功率为一５０一 十２０ ｄＢｍ、脉冲调制信号宽度为１５０ ｎｓ条件下，测频精度１５０ ｋＨｚ、准确度≤±３００ ｋＨｚ的技术指标。具有工作射频脉 冲调制脉冲小、工作动态大等优点。 关键词鉴相器；调制脉冲宽度；工作动态 ＴＮ９１１．８ 文献标识码Ａ 文章编号１００７—７８２０（２０１３）Ｏ６—０３７—０４ 中图分类号Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ａ Ｎｏｖｅｌ Ｐｈａｓｅ－Ｄｅｔｅｃｔｏｒ ｆｏｒ ＩＦＭ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ＬＩＵ Ｘｉｎｇ，ＺＨＡＯ Ｐｅｎｇ，ＷＡＮＧ Ｚｈｉｑｉａｎｇ （Ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ Ｕｎｉｔ ５，Ｔｈｅ １３ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＣＥＴＣ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ ０５００５１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｌｏｇ—ａｍｐｌｉｉｆｅｒ ＡＤ８３０９ ｉｎ Ｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ（ＩＦＭ）ｉｓ ｄｅ。 ｓｃｒｉｂｅｄ．Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｐｈａｓｅ ｄｅｔｅｃｔｏｒ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＡＤ８３０９，ｉｔ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ ａｐｐｌｉｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ＩＦＭ ｐａｒｔ ｏｆ ａｎ ＡＦＣ．Ｗｉｔｈ ａｎ ｉｎ－ ｐｕｔ ＲＦ ｓｉｇｎａｌ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ２９８～３１８ ＭＨｚ，ａ ｐｏｗｅｒ ｏｆ一５０一＋２０ ｄＢｍ，ａｎｄ ａ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｐｕｌｓｅ ｏｆ １５０ ｎｓ，ｉｔ ｒｅａｌｉ－ ｚｅｓ ａ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｏｆ １５０ ｋＨｚ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｎｉｃｅｔｙ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ ３００ ｋＨｚ．Ｔｈｅ ｐｈａｓｅ ｄｅｔｅｃｔｏｒ ｈａｓ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｎａｒｒｏｗ ｍｏｄｕ・ ｌａｔｉｏｎ ｐｕｌｓｅ ｗｉｄｔｈ ａｎｄ ｗｉｄｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｒａｎｇｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ ｐｈａｓｅ－ｄｅｔｅｃｔｏｒ；ｗｉｄｔｈ ｏｆ ｐｕｌｓｅ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ；ｄｙｎａｍｉｃ ｒａｎｇｅ 近年来，随着脉冲调制及变频雷达技术的广泛应 用，测试其发射频率特征的瞬时频率接收机由于其在 测试设备、跟踪本振以及被动导引头等领域的广泛应 用受到越来越多的关注。瞬时测频主要分为鉴相式、 多通道式、计数式以及驻波式等测频方式 Ｊ。 鉴相式瞬时测频如图１所示，由于其电路形式简 鉴相式瞬时测频方案中，测频速度、测频准确度及 其工作动态范围与鉴相电路的设计有关。（１）国外鉴 相器如ＡＤ８３０２在射频输入信号为一４５—０ ｄＢｍ范围 内能稳定输出两路输入射频信号鉴相结果，但由于其 器件固有响应时间的影响，导致在射频调制脉冲宽度 在＜２００ ｎｓ的条件下无有效信号输出，即瞬时测频无 法正常工作。（２）传统鉴相器电路中为加大工作动 态，常采用多级线性放大器进行级联放大饱和输出的 方法实现鉴相电路的大动态设计，常需要６级以上的 放大器进行放大 Ｊ，电路形式复杂、工艺要求高、功 耗高。 本文采用对数放大器ＡＤ８３０９的对数放大、限幅 输出功能实现了一种新的高速、大动态鉴相器电路。 利用该电路设计的瞬时测频实现了在输入射频信号频 率２９８—３１８ ＭＨｚ，信号功率一５Ｏ一＋２０ ｄＢｍ，脉冲调 制信号脉冲宽度为１５０ ａｓ、测频精度１５０ ｋＨｚ条件下 准确度优于土３００ ｋＨｚ的技术指标，优于利用ＡＤ８３０２ 实现的瞬时测频工作动态与最窄调制信号脉冲宽度。 电路设计具有形式简单、工艺要求低的特点。 单、测频带宽容易配置等优点得到越来越广泛的应用。 为满足不同的应用背景以及适应由于温度等环境变化 引起的输入信号功率变化，要求电路在窄调制脉冲以 及大动态输入信号条件下瞬时测频正常工作。 图１ 鉴相式瞬时测频框图 收稿日期：２０１３．０１．０４ 作者简介：刘星（１９８０一），女，工程师。研究方向：微波电 路设计。Ｅ—ｍａｉｌ：ｌｕｘｉｎｇｓｉｚ＠１６３．ｃｏｍ。赵鹏（１９７９一），男，硕 士，工程师。研究方向：微波电路设计。王志强（１９７２一）， １ 理论分析 如图２所示，鉴相式瞬时测频的主要思想是将雷 达发射机射频脉冲信号分为延迟与不延迟两路信号。 男，高级工程师。研究方向：微波电路设计。 ＷＷＷ．ＯｉａｎｚｉｋＥｌｊｉ．ｏｒｇ—— ３７ 刘星，等：一种应用于ＩＦＭ的新型鉴相器设计 假设输入信号功分两路后的输出信号： 一路未经延迟线后的信号输出 Ｅ６１＝Ａｓｉｎｗｔ ｌ０ｎ Ｒｉｏ，ｄ （１）（２） ０．１．｝Ｌ】－＿ 矧另一路经延迟线后的信号输出 Ｅ６２＝Ａｓｉｎ（ｗｔ一２ ） 卜 ＬＭＨＩ ＬＭＬＯ ・３～５Ｖ ・５～３ Ｖ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｏｕｔｐｕｔ＝４ Ｖｐｋ－ｐｋ 式中，ｔ为射频延迟线的延迟时间。 两路信号混频经低通滤波器后的信号输出为 Ｅ ＝１／２Ａ ｓｉｎ２ （３） 图４ ＡＤ８３０９典型电路 由于ＡＤ８３０９的输人阻抗为１ ｋｎ，而系统设计阻 图２鉴相器框图 抗为５０ Ｑ、输人为单端输人，为实现级间阻抗匹配，设 计输入电路如图５所示。 由式（３）可知，影响Ｅ 输出幅度从而影响测频结 果输出的主要为信号幅度Ａ，因此放大器在一定动态 范围内保证混频器输入信号幅度稳定不变是瞬时测频 工作动态设计的关键。 ２ 电路设计 ¨ Ｊ州 Ｊ ｍ 此柚 Ｃ Ｖ Ｐ Ｏ Ｐ ２．１ 器件选择 ８ 工ｍ 图５ ＡＤ８３０９输入电路 为保证鉴相电路鉴相输出在一定的输入动态范围 内保持稳定以及满足在１５０ ＢＳ调制脉冲条件下有有 效数据输出，鉴相电路中的放大电路选用具有限幅输 出功能的对数放大器ＡＤ８３０９与放大器单片ＮＢＢ一 ５００级联实现。ＡＤ８３０９实现放大限幅输出，使放大电 一一 ～ 路在输入信号一定动态范围内变化时保持稳定输出； ＮＢＢ一５００用来提高输出动态，以使输出信号功率满 足混频器输入功率要求。 Ｖ ＡＤ８３０９内部功能框图如图３所示，典型电路如 ５ 尺 图４所示 ●－－－Ｓｉｘ ＳｔａｇｅｓＴｏｔａｌＧａｉｎ ７２ｄＢ－－●ＴＹＰＧＡＩＮ １８ｄＢ 图６仿真结果 ＡＤ８３０９差分输出的任一端的限幅输出幅度由电 阻 与 ｉ 通过式（４）决定 一Ｐ＝４００ ｍＶ×Ｒｌ。 ｄ／Ｒｌｉ （４） 为保证系统温度特性以及电路输出电流，选择 Ｒｌｉ ＝１００ ｎ，由典型电路Ｒｌ。 ｄ＝５ Ｘ Ｒｌｉ 则Ｒｌ。 ｄ选用 图３ ＡＤ８３０９功能框图 ５１０ 。由于与ＡＤ８３０９级联放大器ＮＢＢ一５００输入阻 抗为５０ ｎ，因此ＲＩｎ日ｄ＝５１０／／５０：４６ Ｑ。由式（４）可得 对数放大器ＡＤ８３０９电性能参数 Ｊ：（１）工作频率范围 ５～５００ ＭＨｚ。（２）多级对数限幅放大器。（３）１００ ｄＢ 动态工作范围：一７８～＋２２ ｄＢｍ。（４）可配置的限幅 输出与输出电流；５００ ＭＨｚ带宽范围内１００ ｄＢ增益； 相位延迟典型值为±８０ ｐｓ。（５）工作电源＋２．７～ ＋５ Ｖ．１６ ｍＡ。 ＡＤ８３０９单端输出幅度 一Ｐ＝０．４×４６／１００＝０．１８４ Ｖ （功率为一ｌ０．５ ｄＢｍ，特征阻抗５０ ｎ）。 鉴相电路中混频器选用ＳＬＤ一１，其本振信号驱动 功率为７±２ ｄＢｍ，ＲＦ／ＩＦ输入频率为０．５～５００ ＭＨｚ， 中频输出ＤＣ一５００ ＭＨｚ，满足鉴相器的射频输入、中频 输出频率要求。为满足其功率输入要求，选用ＮＢＢ一 ——ＷＷＷ．ｄｉ￣ｎｚｉｋ叫ｉ．０ｒｇ ３８聂胜来：前馈超线性技术在星用固放中的应用 图５ 自适应电路原理框图 矢量调制器 。 图６ 固放三阶交调系数实测结果 ２．５ 实测结果 前馈超线性星用固放的线性度测试结果如图６所 示，固放在单音信号输出４１ ｄＢｍ，即双音信号输出 ４４ ｄＢｍ时，三阶交调系数ＩＭ３＜一５０ ｄＢｃ。一般情况 下，固放在１ ｄＢ压缩点输出时三阶交调系数指标约为 一参考文献 ［１］刘辉．射频功率放大器线性化技术研究［Ｄ］．西安：西安 电子科技大学，２００５． ［２］孙莉．宽带前馈放大器的研究［Ｄ］．北京：北京工业大 学，２００２． ２０ ｄＢｃ，本固放使用前馈超线性技术后，三阶交调系 数指标相对于传统固放的改善在３０ ｄＢ以上。 ３结束语 通过实例介绍了前馈超线性技术在星用固放中的 应用，星用固放通过引入前馈超线性技术，三阶交调系 数指标改善３０ ｄＢ以上，满足星用固放对线性度指标 的要求。 ［３］刘世维．ＲＦ功率放大器线性化技术研究［Ｄ］．西安：西北 工业大学，２００３． ［４］ 费劲峰，王积勤，任宝祥．前馈超线性放大器双环误差信 号的提取［Ｊ］．空军工程大学学报：自然科学版，２００１，２ （５）：５１—５４． ［５］徐兰天．前馈功率放大器的研究与实现［Ｄ］．合肥：合肥 工业大学，２０１１． （上接第３９页） 参考文献 ［１］ 胡来招．瞬时测频［Ｍ］．北京：国防工业出版社，２００２． ［２］ Ａｎａｌｏｇ Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｉｎｃ．ＡＤ８３０９ ｄａｔａｓｈｅｅｔ［Ｍ］．ＵＳＡ：Ａｎａｌｏｇ Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｉｎｃ，２０１１． 大器设计［Ｊ］．半导体技术，２０１２（２）：１１４—１１７． ［４］ 王坤鹏，牛中奇，杨博，等．鉴相器频率对调频连续波信号 线性度影响［Ｊ］．电子科技，２０１１，２４（５）：５３—５５． ［５］ 方明，罗春晖，李纵．用于检测调谐回路的鉴相器分析设 计［Ｊ］．现代电子技术，２０１２，３６（５）：１６３—１６６． ［３］ 王青平，张晓发，谭渊，等．基于ＩＦＭ的小型化线性射频放 （上接第４１页） ４结束语 研究了双余度信号的容错处理。介绍了系统的组 成原理及双余度输入和输出的处理过程，并对设计的 软件故障注入技术对双余度信号的输入和输出处理过 程进行了验证。 计算技术，２０１０，４０（４）：８６—８８． ［２］ 崔勇，黄金全．航空发动机双余度智能位置控制器设计 ［Ｊ］．推进技术，２００５，２６（６）：５３５—５３． ［３］ 穆瑞琦，，范红梅．基于故障注人的ＣＢＴＣ车载测试 技术研究［Ｊ］．铁路通信信号，２０１０，４６（８）：４３—４６． ［４］ 周东华，叶银忠．现代故障诊断和容错控制［Ｍ］．北京：清 华大学出版社，２０００． 参考文献 ［１］ 闫稳．机载供电系统双余度控制器的容错控制［Ｊ］．航空 ＷＷＷ．ｔｌｉａｎｚｉＲＥ，ｊｉ．０ｒｑ
