基于鎖相環的微波等離子體燈掃頻源研究

2013-12-06 盧 輝 電子科技大學物理電子學院

  微波等離子體燈是利用微波能激發等離子體發光的新型光源。微波等離子燈射頻模塊的工作頻率是在420~470MHz范圍內可調,其輸出功率平坦度越小越好。基于鎖相環頻率合成原理,使用ADI公司的集成芯片ADF4350設計了滿足要求的頻率源。最終通過設計PCB、制板、電裝并調試制作了滿足要求的頻率源的。最終測試結果表明,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能的綠色無電極光源,利用微波激發等離子體發光。因其節能、環保,使得微波硫燈具有很大的發展潛力,被人認為是21世紀綠色電光源的首選對象。一個輸出穩定、頻率可調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以內,頻率步進1MHz。

1、鎖相環頻率合成器原理

  鎖相環頻率合成技術是目前主要的頻率合成技術之一,以其精確的頻率控制,穩定的輸出,相對低的相噪和雜散得到廣泛的應用。鎖相環(PLL)主要由鑒相器(PD)、環路濾波器(LPF)、壓控振蕩器(VCO)、分頻器構成,如圖1所示[3]。當參考輸入頻率f1和分頻器輸出信號頻率f2相等時,PLL鎖定,得到穩定輸出。反之,鑒相器會產生一個電壓V。V 由f1與f2之差決定:

基于鎖相環的微波等離子體燈掃頻源研究

  電壓V 經LPF后控制VCO 的輸出,最終使PLL鎖定。

  為了測試板子掃頻過程中的功率平坦度,通過程序將掃頻范圍設為420~470MHz,頻率步進設為5MHz,每個頻點持續5s。用Agilent U200A功率探頭對其進行測試,結果如圖6所示,功率平坦度在0.2dB以內,達到項目所需要求。

鎖相環架構圖

圖1 鎖相環架構圖

5、總結

  該設計用集成芯片制作了體積小,低功耗,低雜散,輸出頻點誤差小,輸出功率平坦度好的掃頻源,達到項目所需的基本要求。通過單片機進行合理的設置,該掃頻源也可以用在通訊系統之中。