Ku波段雙饋源高頻頭的設計

　　介質穩(wěn)頻振蕩器是利用微波介質諧振器做為高Q腔對FET振蕩器進行穩(wěn)頻的振蕩器。近年來，用作介質諧振器的低損耗材料有了非常大的進步，介質諧振器Q值已接近金屬空腔諧振器，而且它的溫度系數(shù)可以利用不同的材料配方來控制，以使其達到和FET電路相互補償?shù)淖饔?，因此可以獲得很高的頻率穩(wěn)定度。而且它的體積小、重量輕，容易和微帶電路部件集成使用。我們設計的介質穩(wěn)頻振蕩器采用的電路形式是反饋式的電路，用的是微波砷化鎵場效應管做為振蕩管，介質振蕩器用做高Q穩(wěn)頻腔，這種的設計方案其主要優(yōu)點是一次產生主振功率，沒有低于主振頻率的分諧波干擾，而且體積小、結構簡單、功耗低、元氣件數(shù)量少、可靠性高。

　　介質振蕩器的基本原理是在不加介質諧振器時，F(xiàn)ET電路是微波放大器的工作狀態(tài)，此時沒有振蕩，為獲得自激振蕩，把介質諧振器放置在輸出微帶線和輸入微帶線之間，通過磁場耦合把輸出功率的一部分反饋到柵極，當反饋相位和反饋功率合適時將產生振蕩。介質諧振器相當于窄帶帶通濾波器，在介質諧振器的中心頻率上，反饋最強，相位合適。改變柵極和漏極微帶線的夾角和介質的位置將同時改變反饋相位和功率，需反復湊試才能獲得最佳結構位置。

　　振蕩器的設計包括輸出匹配電路和輸入匹配電路，介質諧振器與微帶線耦合以及到FET的距離L等。我們通過ADS軟件仿真，做試驗，反復仿真、做試驗驗證，最后達到的介質穩(wěn)頻振蕩器的主要設計指標如下：

　?、俦久}振標稱頻率：

　　10.75GHz±1MHz

　?、诒菊穹€(wěn)定度：

　　10.75GHz±2MHz

　　(一40℃—+60℃)

　?、郾菊裣辔辉肼暎?/p>

　　≥60dB(@/1KHz)

　　≥85dB(@/10KHz)

　　≥lOOdB(@/100KHz)

　?、芤槐菊裥孤峨娖剑?/p>

　　≤一50dBmw

　　4饋源設計

　　按照Ku波段一體化高頻頭的要求，需要將反射面天線的饋源與下變頻器設計成一體，下行信號被天線饋源接收后通過波導同軸變換直接送入下變頻器，完成頻率轉換。設計中天線饋源使用圓錐波紋喇叭，采用變槽深、槽寬的寬帶技術，使之在帶寬為1.05GHz的信號頻帶寬內擁有良好的VSWR和輻射特性。HI SS仿真設計的結果見圖1、2、3。

　　由于衛(wèi)星高頻頭工作于室外，其工作溫度范圍應達到一40?C～60℃，相對濕度應滿足10%--100%，饋源口應做密水處理。

　　產品創(chuàng)新性、先進性

　　1. 腔體的雙饋源設計

　　根據客戶的要求，他們需要同時接收兩顆衛(wèi)星上的信號。針對客戶的特殊要求，在產品方案的設計中我們采用了雙饋源的設計方案來實現(xiàn)同時接收兩顆星的信號，利用反射面天線偏焦饋電技術實現(xiàn)兩個夾角有一定度數(shù)的波束。.(分別用—個饋源接收一顆衛(wèi)星上的信號)。在設計過程中需要重點解決兩顆衛(wèi)星信號波束相互干擾等問題。

　　2. 低噪聲

　　使用Microwave office和ADS進行仿真和優(yōu)化，設計的Ku波段高頻頭的總噪聲系數(shù)NF≤0.8dB。

　　3. 功耗低

　　高頻頭的未來發(fā)展趨勢之一是低功耗，在輸入電壓為l3/18V的情況下，我們研發(fā)的Ku雙饋源高頻頭由于采用集成度高，低電流的管子，使其整機的供電電流Imax120mA。

　　4. 新穎性

　　該產品由四創(chuàng)公司獨立自主研發(fā)，從腔體和饋源口的設計、方案選擇、電路設計、元器件的選用、PCB板制作和產品外觀的設計上，在國內外市場上尚無雷同產品，其新穎獨特的外型必將受到廣大客戶的認同。

　　5. 利潤高

　　設計中我們大量采用國產和臺灣的元器件，嚴格控制產品的成本。產品的材料成本小于5美金，而在國外市場該產品的售價約為10美金左右。利潤空間較大。

　　6.可靠性好

　　由于衛(wèi)星高頻頭為室外使用產品，工作環(huán)境惡劣，對產品的可靠性指標有很高的要求。為確保產品的穩(wěn)定性，在設計確認過程中我們完成了以下試驗：

　　(1)24小時浸水試驗——未發(fā)現(xiàn)滲漏現(xiàn)象：

　　(2)—40 ℃和60 ℃連續(xù)拷機l 2個小時——本振穩(wěn)定在f0±1.5MHz內.無自激現(xiàn)象：

　　(2) 室外通電連續(xù)工作30個工作日——性能指標正常。無異?，F(xiàn)象出現(xiàn)。

　　通過以上的實驗檢驗了產品在客戶端的使用可靠性。

　　總結

　　通過我們十幾年在高頻頭行業(yè)的技術、生產、市場等各方沉淀，形成的對高頻頭產品的深刻見解，以客戶實際使用為客觀條件，成功開發(fā)了一款Ku波段雙饋源衛(wèi)星高頻頭，實現(xiàn)了設計指標。通過與國際市場上同類產品相比，我們研發(fā)的雙饋源Ku高頻頭在噪聲系數(shù)、本振穩(wěn)定度、增益平坦度等主要性能指標上，擁有明顯的性能指標優(yōu)勢，是一款優(yōu)良的高性價比的Ku波段下變頻器。產品目前在國內技術上處于領先地位，在國際上也是很右競爭優(yōu)勢的產品。