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調制信號輸入部分如圖3所示,報頭信號輸入經比較器AD8611整形后作為開關ADG736的控制信號,電位器W1用于調節比較器的參考電壓,以適應不同幅度的報頭輸入。編譯碼送來的10.24 MHz數據信號經過低通濾波并由電位器W2控制幅度后送入ADG736。ASK輸出和經升余弦濾波后的數據信號一起送到放大器AD8072放大后送至VCO的調諧端,電位器W3用于控制合成信號的幅度,從而控制調制器的調制度,使已調信號帶寬控制在系統要求的25 MHz以內。
鎖相環部分如圖4所示,經過前面的分析,鎖相環的環路濾波器帶寬應低于調制信號的頻率。
由于磁懸浮列車行進過程中的振動可能會引起輸出頻率的抖動,因此環路帶寬又必須足夠寬使鎖定時間足夠快。綜合上述考慮,環路帶寬設計成50 kHz左右,鑒相頻率由單片機過程控制可選500 kHz,625 kHz,1 250 kHz,2 500 kHz四種,以便通過調試過程得出一個值。鑒相器芯片選取帶Charge Pump的LMX2316,其為32∕33雙模預分頻,外接晶振5~100 MHz,鑒相頻率10 MHz,射頻輸入工作頻率0.1~2.8 GHz。由于ChargePump電流較小因此環路濾波器采用有源濾波器標準反饋結構(standard feedback approach)以獲取較低的雜散。使用NSC的“WEBBECH”工具,可以方便快捷地完成鎖相環的設計和仿真。此外12.5 MHz的晶振輸出經放大器SNA586放大后送至多任務器,為后級的毫米波前端提供參考信號。系統提供的發射控制信號用于實現各發射站間的信號切換,以避免越站干擾。
最終完成的實際電路如圖5所示。調制器中頻為280 MHz,已調信號帶寬25 MHz(可調),數據速率可達15 Mb∕s(死循環誤碼率10-9)。目前該中頻調制器已在磁浮試驗線車地通信系統的地面基站和車載移動站中投入使用,性能良好。
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在現代世界,石英晶體幾乎是所有頻率控制設備的核心。隨著市場需求量快速增長,同時對其性能的要求向高頻率和高精度,那么影響到晶振頻率的因素有哪些?
1、溫度
溫度在這里是我們列表的首位,因為它是導致頻率漂移的最重要原因。不同的晶體切割具有不同的頻率-溫度特性。圖1顯示了典型AT-cut晶體諧振器的頻率-溫度特性(這里,AT、SC或GT代表不同的晶體切割方法)。其中φ表示切割角。可以看出,不同切割角度的晶體具有不同的頻率-溫度曲線。下面是一些晶體諧振器的溫度特性。
1)晶體切割一般表現出對溫度的立方依賴關系。
2)在大多數情況下,可以通過改變晶圓與晶軸的夾角來改變零溫度系數點。
圖1:AT-cut晶體諧振器頻溫特性
2、老化
晶體諧振器的頻率隨工作時間的變化而變化,這種物理現象稱為老化。具有代表性的老化如圖2所示:
圖2:晶體諧振器的老化
應該注意的是,雖然這個圖是單方向的,但情況并非總是如此,隨著時間的推移,老化率可以反轉。當晶圓片的振動模式為厚度剪切時,如AT切割和SC切割晶體,老化主要是由于:
1)熱梯度的影響。它會在熱平衡后持續幾分鐘到幾小時。圖3顯示了兩個晶體的溫度梯度效應和升溫特性,每一個晶體都包含一個在6分鐘內達到熱平衡的烘箱。一個包含AT-cut,另一個包含SC-cut。6分鐘后的頻率變化來自圖3中的熱梯度效應。
我們可以看到SC-cut比AT-cut有更好的性能。在熱平衡之前,我們不需要考慮老化速率,因為晶體只需要3到1分鐘,而其他振蕩器只需要幾秒鐘。
圖3:AT-cut和SC-cut晶體升溫特性和熱梯度效應
2)壓力釋放的效果。它是上述加熱過程的一個函數,將持續3天到3個月。
3)晶體極性板質量的增加和減少,這是由于氣體的吸收和分解所引起的,并將持續數周至數年。晶體結構的改變是由晶格缺陷引起的,這是一種長期效應。
4)在低頻石英晶體諧振器中,當振動模式為面剪時,老化速率。彎曲振動時時效率較高,延伸振動時時效率。當振動模式相同時,較低的頻率和較大的極板晶體的老化速率較低。
老齡化效應可以分為前期和后期兩個時間段。前期老化(1-2個月)有較高的老化率,這個老化率可以達到1×1-7/月(此數字表示頻率準確度將會改變1×1-7每月)到1×1-8/月。后期,當晶體運行1-2個月時,老化率可降低到(1~3)×1-9到(1~3)×1-1/月。
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