一种基于宽频带梳状谱信号发生器的EMI定标装置

发布时间：2020-08-09 16:04

【摘要】：在进行EMI(Electromagnetic Interference)测试时,为了保证测量结果的精确度,需要对测量仪器进行定期校准。但每次测试前都进行校准的话会浪费大量的时间与精力,利用梳状谱信号发生器的稳定性,测试时可作为标准噪声源。本设计主要包括梳状谱信号脉冲发生器、功率放大器、以及两个Vivaldi天线。本文首先介绍了梳状谱信号的产生原理,分析了脉冲发生电路的结构以及关键元器件参数的计算,从而确定了脉冲发生电路最重要的器件—阶跃恢复二极管,选用的是METELICS公司的MMDB45-B11型,可以实现输出0.2-16GHz的梳状谱信号。根据梳状谱信号发生器对输出功率的要求,需要设计一个功放驱动。功率放大器采用的是两级级联的方式,其中第一级采用的是SERINZA公司的SPF-5043芯片,第二级选用的是SERINZA公司的SGA-9189芯片。两级通过级联之后,在频率200MHz时实测增益可达35dB。此外,本文本还设计了两款Vivaldi天线,一款频段为0.5-2GHz,另一款频段为1.6-20GHz,可以覆盖梳状谱信号发生器的整个输出频段。0.5-2GHz的天线在低频段0.5GHz时,增益为1.5dB,在高频段2GHz时增益为5.5dB。1.6-20GHz的天线在14GHz时,增益最大,可以达到11.1dB,整个频段内增益为1.5-11.1dB。最后,对于整个系统进行辐射电平测试,测试结果表明,该梳状谱信号发生器工作状态良好,输出结果稳定可靠,可用于EMI测试定标。
【学位授予单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM935
【图文】：

在第一级和第二级之间，为了便于实际测试时不断调试，所以需要加一个衰减器。两级逡逑之间加衰减器还也能够降低发生自激振荡的风险。逡逑功率放大器整体的框图如图３－１所示。逡逑—？邋ＳＰＦ－５０４３邋－？衰减器－？邋ＳＧＡ－９１８９邋—＞逡逑Ｐｍ邋１＿＿＿逦邋逦逦逦逦——ＩＰｏｕｔ逡逑图３－１功率放大器的设计框图逡逑该功率放大器采用的是两级级联的方式，信号所携带的噪声会伴随着信号一起通过逡逑二端口网络。根据不同的设计要求，采用多个级联二端口网络的方式，可以将信号放大逡逑到所需要的功率值。图３－２为一个采用级联方式的二端口网络，一级二端口网络的增益逡逑为＆，噪声系数为Ｆ！，二级二端口网络的增益为Ｇ２，噪声系数为Ｆ２，级联后的增益为逡逑Ｇ丨２，噪声系数为Ｆ１２。逡逑Ｓｉ邋ｗ邋Ｆ，逦Ｎ，邋ｗＦ２逦Ｓ0逡逑逦？邋逦？邋逦？逡逑Ｎｉ＝ｋＴＢ逡逑Ｇ

ｉ邋警（４）逡逑其中，Ｊ邋＝邋２０１ｇ／ｔ。本系统中Ａ＝１２ｄＢ，从而可求出Ｒ尸９１Ｑ，Ｒ２＝８２Ｑ。逡逑根据图３－５可以看出，ｔｉ型和Ｔ型衰减网络在结构上都是对称的，这就说明通过衰逡逑减网络的信号无论是正向还是反向的，都会衰减相同的量。从前一级到后一级的信号虽逡逑然会有一定的衰减，但只要输出功率本身够大，衰减之后的信号依旧能够推动后一级工逡逑作。但是后一级产生的反射信号本身就比较小，再通过衰减网络之后，就不会引起前一逡逑级的振荡了。因此，在两级之间加入衰减网络相当于起到了隔离的作用。７１型和Ｔ型衰逡逑减网络在结构上都比较简单，设计成本也较低，因此在射频电路中运用广泛。本设计中逡逑采用的是７１型衰减网络，衰减的值约为１２ｄＢ，在调试过程中可以根据实际情况再进行逡逑微调。逡逑３．３功率放大器的仿真逡逑目前市面上很多器件公司不提供非线性模型，因此利用Ａｄｖａｎｃｅｄ邋Ｄｅｓｉｇｎ邋Ｓｙｓｔｅｍ软逡逑件仿真时只是在Ｓ参数的基础上对增益、反射系数和匹配进行的

图３－９和３－１０分别为功率放大器两级之间所加的７Ｃ型衰减网络的仿真图和增益仿真逡逑结果。由图３－１１可知，衰减网络的插损即Ｓ２ｉ为－１１．９９ｄＢ，这与设计目标是相符的。由图逡逑３－７和图３－８可知，功率放大器第一级和第二级在２００ＭＨｚ频点处的增益分别为２３．０６ｄＢ和逡逑２６．９３ｄＢ，考虑到两级之间所加的衰减网络，那么功率放大器总的增益Ｇ应该为：逡逑Ｇ＝Ｇｉ＋Ｇ２＋Ｇ３逦（３－１０）逡逑其中，Ｇｉ为功率放大器第一级的增益，Ｇ２为功率放大器第二级的增益，Ｇ３为衰减逡逑器的增益，根据式（３－１０）可算得该功率放大器的增益Ｇ＝３８．０ｄＢ。下面进行整体的仿真逡逑与测试，以验证该结果。逡逑－１１邋．＾ＳＣ：９ｃｑ逦逦逦逡逑逦ｒ－＾—ＡＡＡ／￣＊—ｆ逦邋－逦ｌｉｆｒｉ邋ｉ邋ｉ邋｜邋丨逡逑－１１．ＱＳＳＳＪＳ６－逦逦逦－邋—邋§００＝２００邋０ＭＨｚ逦—：邋逦逦逦逡逑．：＿逦：逦ｄＢ（Ｓ（２Ｊ？＝－ｌＨ９Ｓ０邋ｊ逦，逡逑＾ ，邋ｌｅｒｍ逦Ｒ８逦：逦？逦－逦ｉ邋；逦：逡逑＜邋Ｔｅｒｍ３邋，，逦Ｒ＝９１．３３邋Ｏｈ＾ｔ｝逦：ｅｒｍ逦５逦ｍＴ－逡逑Ｓ邋Ｎｕｍ＝３邋＇邋Ｒ逦Ｒ逦Ｓ邋Ｔｅｒｍ４邋｜逦：逦＾＾逦；逦！逦逡逑ｆ邋Ｚ＝５０ＯｈｉＲ７逦＾Ｒ６邋ｆ邋Ｎｕｍ＝４邋§逡逑ｂ」逦￥Ｒ＝８２邋０ｈｍ邋＞邋Ｒ＝８２邋Ｏｈｒｒ邋Ｚ＝５０邋０ｈｍ逡逑ｌＥ逦－１１．￡８５？ｊ９ｅ－逦逦－ｊ．邋．．．—－逦ｊ逦逦逦［—．．．－－！逡逑

【参考文献】

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本文编号：2787345