基於NPN三極體的100MHz三倍頻器的製作方法
2023-05-13 23:17:41
專利名稱：基於NPN三極體的100MHz三倍頻器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種射頻倍頻器，尤其是三極體製作三倍頻器方法。
背景技術：
在通訊、雷達等設備中經常需要使用相參的低相位噪聲的300MHz信號給DDS (數 字直接頻率合成)電路提供時鐘，用以產生發射波形。300MHz信號的相位噪聲直接影響到 發射波形的相位噪聲，相位噪聲是影響雷達改善因子的關鍵指標，如何產生相參的低相位 噪聲的300MHz信號就相當重要。雷達中常使用IOOMHz的高穩定低相位噪聲的恆溫晶振作 為時鐘源，用一個三倍頻器將IOOMHz信號進行三倍頻即可得到相參的300MHz信號。目前 IOOMHz三倍頻的辦法有兩種1、購買IOOMHz三倍頻模塊直接使用；2、使用二極體或三極體設計三倍頻器。顯然第二種方式成本低，經濟實惠還有利於整體電路結構的設計。使用二極體或三極體設計倍頻器按倍頻次數分為低次倍頻、高次倍頻器，低次倍 頻一般指五次以下倍頻，這類倍頻器是通過電容呈非線性變化的變容管的作用或晶體三極 管C類放大的非線性阻抗實現的，隨著倍頻次數的增加倍頻效率和輸出功率將迅速降低。 高次倍頻主要使用階躍二極體倍頻。從工作原理又分為非線性電阻倍頻和非線性電抗倍 頻。非線性電阻倍頻是利用雙極性電晶體(BJT)、場效應電晶體(FET)或二極體的非線性電 阻效應把正弦波變成電流脈衝再用選頻濾波器完成倍頻；非線性電抗倍頻器是利用PN結 電容的非線性變化得到輸入信號的諧波，進濾波器選出需要的頻率。發明內容本實用新型的目的在於，提供一種低成本、低相位噪聲指標的基於NPN三極體的 IOOMHz三倍頻器。為了實現上述任務，本實用新型採取如下的技術解決方案一種基於NPN三極體的IOOMHz三倍頻器，其特徵在於，由NPN三極體、輸入匹配 電路、隔離電路、電源分壓濾波電路、輸入匹配與基波空閒電路、二次、四次諧波空閒電路與 輸出濾波電路組成，其中，輸入匹配電路與隔離電路連接，隔離電路連接於NPN三極體的基 極，三極體的發射極連接電阻R和電容C組成的交、直流迴路，三極體的集電極連接輸出匹 配與基波空閒電路，輸出匹配電路與基波空閒連接二次、四次諧波空閒電路與輸出濾波電 路。本實用新型的基於NPN三極體的IOOMHz三倍頻器，成本低廉、引入的額外噪聲小， 輸出的信號相位噪聲指標優良。輸出的頻率成份少，易於解決電磁兼容問題。
圖1為本實用新型的電路原理框圖；[0012]圖2為本實用新型的原理電路圖。
以下結合附圖將對本實用新型進行進一步的詳細描述。
具體實施方式
本實用新型採用的理論基礎是利用三極體PN結電容的非線性變化得到輸入信號 的諧波，再用濾波器選頻；利用三極體倍頻隨著倍頻次數的增加倍頻效率和輸出功率將迅 速降低的特點，有效解決了倍頻器多次諧波引起的電磁兼容問題。為了降低倍頻引起的相位噪聲惡化，使低噪聲係數的NPN三極體在低電壓小電流 C類狀態下工作，輸入端的輸入匹配電路採用LC耦合電路，使激勵源阻抗與三極體基極到 發射極間的輸入阻抗相匹配，並使用IOOMHz低通濾波器進行隔離諧波，三極體輸出端集電 極設計有匹配電路、基波空閒電路(IOOMHz迴路)、二次和四次諧波空閒電路，最後通過帶通 濾波器構成的濾波電路輸出300MHz頻率。請參閱附圖1和2，本實用新型的基於NPN三極體的IOOMHz三倍頻器，由NPN三 極管、輸入匹配電路、隔離電路、電源分壓濾波電路、輸入匹配與基波空閒電路、二次、四次 諧波空閒電路與輸出濾波電路組成，其中，輸入匹配電路與隔離電路連接，隔離電路連接於 NPN三極體的基極，三極體的發射極連接電阻R和電容C組成的交、直流迴路，三極體的集電 極連接輸出匹配與基波空閒電路，輸出匹配電路與基波空閒連接二次、四次諧波空閒電路 與輸出濾波電路。由於300MHz信號要求低相位噪聲，那麼需要儘量減少由於倍頻電路引進的噪聲。 減少附加噪聲一般有以下幾種辦法1、選用低噪聲係數的三極體，2、儘量減小供電電源紋波，3.低電壓、低電流工作。本實施例選用了噪聲係數小於0. 8的NPN三極體，工作電壓2. 7V，工作電流20mA， 電源上使用LC、RC雙重濾波。1)供電端電源分壓濾波電路由電容器C1、C2、C3、C4、C5和電感L1、L2以及電阻 器Rl、R2共同組成三極體的偏置供電電路；其中，電容器Cl、C2、C3和電感Ll組成一個LC 電源濾波器，電容C4、電阻Rl組成一個RC濾波器，同時電阻R1、R2又組成分壓、限流電路， 使三極體工作在2. 7V。2)基極輸入端電容C6、電感L3組成三極體的基極輸入匹配電路，使基波信號順 利通過，提高倍頻效率；隔離電路隔離電路使用電感L5、電容C8組成IOOMHz帶通濾波器， 用以濾除通過三極體反串的二次以上諧波，增加倍頻器的隔離度。3)集電極輸出端電感L2、電容C5、C9組成輸出匹配電路與IOOMHz基波空閒電 路，使基波分量形成迴路；電感L6、電容Cll組成二次諧波200MHz空閒電路，使二次諧波 分量形成迴路；電感L4、電容C7組成300MHz帶通濾波器；電感L7、電容C12組成四次諧波 400MHz空閒電路，使四次諧波分量形成迴路。4)發射極端電阻R3、電容ClO形成三極體的交、直流迴路。
權利要求1.一種基於NPN三極體的IOOMHz三倍頻器，其特徵在於，由NPN三極體、輸入匹配電 路、隔離電路、電源分壓濾波電路、輸入匹配與基波空閒電路、二次、四次諧波空閒電路與輸 出濾波電路組成，其中，輸入匹配電路與隔離電路連接，隔離電路連接於NPN三極體的基 極，三極體的發射極連接有電阻R和電容C組成的交、直流迴路，三極體的集電極連接輸出 匹配與基波空閒電路，輸出匹配電路與基波空閒連接二次、四次諧波空閒電路與輸出濾波 電路。
2.如權利要求1所述的基於NPN三極體的IOOMHz三倍頻器，其特徵在於所述輸入匹配電路採用LC耦合電路；所述隔離電路使用電感L5、電容C8組成IOOMHz低通濾波器；所述電源分壓濾波電路由電容器Cl、C2、C3、C4、C5和電感Li、L2以及電阻器Rl、R2 共同組成三極體的偏置供電電路；其中，電容器C1、C2、C3和電感Ll組成一個LC電源濾波 器，電容C4、電阻Rl組成一個RC濾波器，同時電阻R1、R2又組成分壓、限流電路，使三極體 工作在2. 7V ；所述輸出匹配電路與基波空閒電路是由電感L2、電容C5、C9組成輸出匹配電路與 IOOMHz基波空閒電路，使基波分量形成迴路。
3.如權利要求1所述的基於NPN三極體的IOOMHz三倍頻器，其特徵在於，所述的二次、 四次諧波空閒電路與輸出濾波電路是電感L6、電容Cll組成二次諧波200MHz空閒電路，使 二次諧波分量形成迴路；電感L4、電容C7組成300MHz帶通濾波器；電感L7、電容C12組成 四次諧波400MHz空閒電路，使四次諧波分量形成迴路。
專利摘要本實用新型公開了一種基於NPN三極體的100MHz三倍頻器，由NPN三極體、輸入匹配電路、隔離電路、電源分壓濾波電路、輸入匹配與基波空閒電路、二次、四次諧波空閒電路與輸出濾波電路組成，其中，輸入匹配電路與隔離電路連接，隔離電路連接於NPN三極體的基極，三極體的發射極連接電阻R和電容C組成的交、直流迴路，三極體的集電極連接輸出匹配與基波空閒電路，輸出匹配電路與基波空閒連接二次、四次諧波空閒電路與輸出濾波電路。其成本低廉、引入的額外噪聲小，輸出的信號相位噪聲指標優良。輸出的頻率成份少，易於解決電磁兼容問題。
文檔編號H03B19/00GK201830202SQ20102055781
公開日2011年5月11日 申請日期2010年10月12日 優先權日2010年10月12日
發明者高陽 申請人:西安天偉電子系統工程有限公司