[发明专利]毫米波宽带直接调频器

说明书

本发明涉及毫米波通信系统中发射机所用的一种调频器。

目前，在现有的毫米波通信技术中，对于大容量通信系统，一般多采用中频调制然后经上变频来实现对发射载波振荡的信息调制。例如美国AD报告A102303P8.10～8.11，Fig8.1.3.3.4-1，8.1.3.3.4-2中讲的宽带大容量通信机就是如此。在该通信机的调频电路中需设置两个振荡器，两个混频器，四个滤波器，两个放大器。其中调频波的产生都需将已调制信号与本振信号混频后，经滤波器滤去下边带，再经功放发射，如图1所示。实际中由于这种滤波器的生产和调试比较困难，且部件多，因而采用该调频方式往往会使设备的可靠性降低。又如法国汤姆逊公司生产的TM-440毫米波通信机是将一路图象信号十两路音频信号组成的基带信号首先调制在较低的微波调频振荡器OTL上，再径倍频，滤波，然后，由体效应管振荡器与环行器组成的注锁放大器放大，由隔离器送至天馈系统。它要设置两个振荡器，一个倍频器，一个滤波器，因而，线路结构依然复杂，器材成本高。

本发明的目的是提供一个线路更为简单，而且与现有技术相比成本更低，设备可靠性高的毫米波宽带直接调频器。

实现本发明的方案是选用体效应管作为发射固态源，并根据体效应管特性设计出了适于宽带工作的毫米波直接调制器，该调制器与发射固态源两部分便构成了本发明的调频器，该调频器装在一个10×4×6公分³的屏蔽盒内。

本发明其所以选用体效应管作为发射固态源，一是由于该器件的噪声小，二是由于该器件在一定电压条件下具有负阻特性，可以构成振荡器。理论分析表明：当体效应管偏置在负阻区便会产生偶极畴，改变外加电压就可以改变畴外电场分布，从而改变畴的漂移速度及相应的渡越时间，以改变振荡频率。经实测表明，体效应管振荡频率f₀随外加电压u的变化在一定范围内呈线性关系。由图4可知，在静态工作时，电源偏置变化1伏，振荡频率f₀将变化17.5MHz，若工作点选在f-u特性的直线部分，便可得到线性调频特性。本发明正是根据这一原理设想在体效应管两端加上直流电压起振的同时，加入一定幅度的调制信号电压，构成毫米波调频器。但是，体效应管本身的两个特点又制约该调制电压不能简单地直接加到体效应管上。一是该器件为一低阻器件，工作时，直流内阻仅是0.5～1Ω左右，动态内阻也仅有10Ω左右。这样便出现对所有的调制信号源都接近于短路而无法正常工作的情况。二是该器件一般工作在0.5～1A左右的大电流状态。对此，本发明的解决方案是从体效应管本身的特性入手来设计调制电路。该调制电路为一宽带射频调制器，它包括相加器，功率放大器和频率微调电路。其关键就在于将体效应管作为功率放大器的负载。经相加器来的基带信号加到功率放大器的基极，再经电流放大后加至体效应管振荡器两端。这样既解决了由于体效应管低阻对调制信号短路的问题，又满足了体效应管工作在大电流状态的要求。因而实现了体效应管振荡频率的控制。

本发明的解决方案，可进一步用以下附图和实施例说明。

图1是已有技术调频方框图。

图2是本发明的原理方框图。

图3是本发明的线路图。

图4是体效管的f-u关系曲线。

图2中的相加器是由三路阻容元件网络所构成。有三个输入端，分别输入TV视频信号和两路伴音调频信号，一个输出端，输出基带信号，相加器的输出端连接到功率放大器的输入端。功率放大器是由复合管组成的射极跟随器构成，以解决低阻抗固态源的功率匹配及对基带信号仍呈高阻的情况，其发射极连接到体效应管振荡器的电源输入端，体效应管振荡器的电源输入端便是功率放大器的输出端。在这里体效应管振荡器既作功率放大器的负载又作固态发射源，其瞬时工作状态是随功率放大器的输出状态而变。由于功率放大器输入端连接的是相加器输出的基带信号，因而，由图4所示的f-u调频特性可知，体效管振荡器是在基带信号的控制下实现了调频。体效应管振荡器的输出端经波导连接到隔离器的输入端，将已调射频信号送入隔离器，由隔离器经波导送至天馈系统经天线辐射出去。功率放大器的输入端还连接有频率微调电路，频率微调电路是由一个三极管和静态偏置电阻构成的共射电路。其作用是通过功率放大器改变体效应管振荡器的静态工作点，以微调振荡器的静态工作频率f₀。