基于鎖相環(huán)的微波等離子體燈掃頻源研究

2013-12-06 盧　輝電子科技大學(xué)物理電子學(xué)院

　　微波等離子體燈是利用微波能激發(fā)等離子體發(fā)光的新型光源。微波等離子燈射頻模塊的工作頻率是在420～470MHz范圍內(nèi)可調(diào)，其輸出功率平坦度越小越好。基于鎖相環(huán)頻率合成原理，使用ADI公司的集成芯片ADF4350設(shè)計(jì)了滿(mǎn)足要求的頻率源。最終通過(guò)設(shè)計(jì)PCB、制板、電裝并調(diào)試制作了滿(mǎn)足要求的頻率源的。最終測(cè)試結(jié)果表明，輸出平均功率為5dBm，功率平坦度小于0.2dB，雜散抑制在50dBc以上。

　　微波等離子燈是一種高效節(jié)能的綠色無(wú)電極光源，利用微波激發(fā)等離子體發(fā)光。因其節(jié)能、環(huán)保，使得微波硫燈具有很大的發(fā)展?jié)摿�，被人認(rèn)為是21世紀(jì)綠色電光源的首選對(duì)象。一個(gè)輸出穩(wěn)定、頻率可調(diào)的掃頻源是微波等離子燈的重要組成部分。微波等離子體燈的整個(gè)射頻模塊的功率平坦度越小越好，射頻源部分功率平坦度要控制在0.2dB以?xún)?nèi)，頻率步進(jìn)1MHz。

1、鎖相環(huán)頻率合成器原理

　　鎖相環(huán)頻率合成技術(shù)是目前主要的頻率合成技術(shù)之一，以其精確的頻率控制，穩(wěn)定的輸出，相對(duì)低的相噪和雜散得到廣泛的應(yīng)用。鎖相環(huán)(PLL)主要由鑒相器(PD)、環(huán)路濾波器(LPF)、壓控振蕩器(VCO)、分頻器構(gòu)成，如圖1所示[3]。當(dāng)參考輸入頻率f1和分頻器輸出信號(hào)頻率f2相等時(shí)，PLL鎖定，得到穩(wěn)定輸出。反之，鑒相器會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電壓V。V 由f1與f2之差決定：

　　電壓V 經(jīng)LPF后控制VCO 的輸出，最終使PLL鎖定。

　　為了測(cè)試板子掃頻過(guò)程中的功率平坦度，通過(guò)程序?qū)哳l范圍設(shè)為420～470MHz，頻率步進(jìn)設(shè)為5MHz，每個(gè)頻點(diǎn)持續(xù)5s。用Agilent　U200A功率探頭對(duì)其進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果如圖6所示，功率平坦度在0.2dB以?xún)?nèi)，達(dá)到項(xiàng)目所需要求。

鎖相環(huán)架構(gòu)圖