基于锁相环的微波等离子体灯扫频源研究

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)电子科技大学物理电子学院 作者:卢 辉

  微波等离子体灯是利用微波能激发等离子体发光的新型光源。微波等离子灯射频模块的工作频率是在420~470MHz范围内可调,其输出功率平坦度越小越好。基于锁相环频率合成原理,使用ADI公司的集成芯片ADF4350设计了满足要求的频率源。最终通过设计PCB、制板、电装并调试制作了满足要求的频率源的。最终测试结果表明,输出平均功率为5dBm,功率平坦度小于0.2dB,杂散抑制在50dBc以上。

  微波等离子灯是一种高效节能的绿色无电极光源,利用微波激发等离子体发光。因其节能、环保,使得微波硫灯具有很大的发展潜力,被人认为是21世纪绿色电光源的首选对象。一个输出稳定、频率可调的扫频源是微波等离子灯的重要组成部分。微波等离子体灯的整个射频模块的功率平坦度越小越好,射频源部分功率平坦度要控制在0.2dB以内,频率步进1MHz。

1、锁相环频率合成器原理

  锁相环频率合成技术是目前主要的频率合成技术之一,以其精确的频率控制,稳定的输出,相对低的相噪和杂散得到广泛的应用。锁相环(PLL)主要由鉴相器(PD)、环路滤波器(LPF)、压控振荡器(VCO)、分频器构成,如图1所示[3]。当参考输入频率f1和分频器输出信号频率f2相等时,PLL锁定,得到稳定输出。反之,鉴相器会产生一个电压V。V 由f1与f2之差决定:

基于锁相环的微波等离子体灯扫频源研究

  电压V 经LPF后控制VCO 的输出,最终使PLL锁定。

  为了测试板子扫频过程中的功率平坦度,通过程序将扫频范围设为420~470MHz,频率步进设为5MHz,每个频点持续5s。用Agilent U200A功率探头对其进行测试,结果如图6所示,功率平坦度在0.2dB以内,达到项目所需要求。

锁相环架构图

图1 锁相环架构图

5、总结

  该设计用集成芯片制作了体积小,低功耗,低杂散,输出频点误差小,输出功率平坦度好的扫频源,达到项目所需的基本要求。通过单片机进行合理的设置,该扫频源也可以用在通讯系统之中。

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