梳状谱倍频简析

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基本原理

采用梳状谱倍频得到的频率源相位噪声低、杂散指标好，当相位噪声及杂散指标要求高时，可考虑用梳状谱倍频。

取名梳状谱的原因就是：梳状谱发生器电路产生的信号在频域上看起来是很多等间距的离散谐波信号就像一把梳子一样如下图所示。我们只需要将需要的频率用滤波器选出来即可。

梳状谱倍频的基本原理：利用了器件的非线性特点，产生了丰富的谐波，实现了参考信号的频率乘N倍的功能。可以从图中也可以看到非线性器件能产生非常丰富的谐波分量，我们需要将想要的最大化，不想要的分量尽量最小化，最终达到最佳倍频效果。

梳状谱发生电路主要由阶跃二极管，一个激励电感和一个调谐电容，偏置电路和输入低通匹配组成。电感L用于储存和释放能量，调谐电容Ct用于调结阶跃二极管的电抗值。低通匹配网络则是为了输入阻抗匹配。偏置电路给二极管提供合适的偏压，使二极管在负电流最大的瞬间发生电流阶跃，以获得尽可能大的阶跃电流，提高工作效率。

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按倍频次数可分为：单级倍频不超过5次的低次倍频一般用非线性电容的变容管或晶体三级管。单级倍频次数超过10次的高次倍频一般用阶跃二极管等非线性特性很强的器件。

按工作原理可分为：双结型晶体管（BJT）、场效应管（FET）或二极管的非线性电阻倍频，利用非线性电阻特性将大幅度正弦波变成电流脉冲。变容二极管及阶跃二极管等利用PN结电容的非线性变化得到激励信号的谐波。

常用阶跃二极管所以详细讲述一下：一般的变容二级管由一个PN结构成，阶跃二管是在P ^+^ 层和N ^+^ 层之间加了一层薄薄的N层，使得二极管在电压正偏时会形成一个大的结电容，电压反偏时结电容值迅速下降，所以阶跃二极管的非线性特性更为强烈。因此梳状谱电路常用阶跃二极管。

阶跃二极管的主要特征参数：阶跃时间、结电容、少数载流子寿命、击穿电压、串联电阻、最大耗散功率。

简单来讲梳状谱电路：实际就像一个开关电路，开关将会产生一系列的谐波信号，然后用选频滤波电路选出需要的谐波信号，再用放大器放大需要的信号，这是需要选用低噪声放大器，否则会使得相位噪声恶化。

工作经验：

现象：本振源模块其中一路本振输出失锁，经探针测试发现是参考源有问题，返修更换参考晶振之后。进行常温高低温验收测试，常温测试没问题，高温测试没问题，但是低温的二路本振失锁了。又进行第二次复测高低温实验数据，实验数据表明：一路本振又出现了高温失锁，二路本振高低温又没问题了。

后发现单独供电电源有一个显示不正常，推测可能是供电电源不干净，导致本振模块出现异常。后续更换电源之后，再做实验并未出现之前的各种异常现象了。说明做频率源时，供电质量一定要好。