一種帶載波檢測的八路輸出10 MHz參考源設計

宋 穎，朱小流

(南京熊貓漢達科技有限公司，江蘇 南京 210000)

0 引言

隨著衛星通信技術發展，衛星通信系統越來越復雜龐大，各分系統之間、系統內部各模塊之間的“時鐘同源”的重要性越來越突出。因此，在衛星通信系統中必然需要一個高精度的時鐘參考源，為各分系統提供時鐘參考。在已有標準時鐘參考源的衛星系統中，本設計可作為具有低噪聲性能的10 MHz分路/放大器使用；在無標準時鐘參考源的衛星系統，本設計可利用內部恒溫晶振源，輸出8路高精度10 MHz時鐘參考[1-3]。

1 設計方案

本設計主要由兩個分系統組成：“系統A”的輸出是“系統B”的輸入，可選擇內部恒溫晶振源或外部輸入參考源作為其輸出；“系統B”是采用“二叉樹”原則設計的一個標準分路器。系統設計方案如圖1所示。

圖1 系統設計方案

當有外部參考源輸入時，“系統A”的載波播檢測電路將會檢測到該輸入信號，并切斷內部恒溫晶振的電源，同時，選擇外部輸入參考源作為后級“系統B”的輸入源。當無外部輸入參考接入，或外部參考輸入電平不滿足幅度要求時，“系統A”則打開內部恒溫晶振電源，并選擇其作為“系統B”的輸入源。“系統B”共有8路輸出：第1～7路輸出具有10 dB的增益；第8路輸出的增益為0 dB。本設計要求外部輸入參考的電平范圍滿足“-3 dBm～+3 dBm”，且內部選用恒溫晶振輸出電平為0 dBm。因此，在有外部輸入參考源和無外部輸入參考源時，本設計的第1～7路輸出信號的電平范圍分別為“-7 dBm～+13 dBm”和+10 dBm；第8路輸出信號的電平與外部輸入參考源或內部恒溫晶振的輸出一致。本設計中內部恒溫晶振的型號為“OXD14-BAFSA-10 MHz”，當選用其作為設計中“系統B”的輸入時，本設計的8路10 MHz參考輸出的相位噪聲水平為：(1)-150 dBc/Hz@100 Hz；(2)-164 dBc/Hz@1 kHz；(3)-167 dBc/Hz@10 kHz；(4)-167 dBc/Hz@100 kHz。

本設計在硬件實現時，采用全金屬密閉的腔體結構；在腔體內部，有分成8個小腔體，將8路輸出通道相互隔離，最大限度地保證了腔內環境與外部環境的隔離，和通道之間的隔離。結構設計如圖2所示。

圖2 結構設計

2 原理實現

外部輸入參考通路：通過π型可調衰減電阻網絡和固定增益放大器AD-4743調整外部輸入參考的至合適的電平，再經過一分二功分器分成兩路“外部輸入P1”H和“外部輸入P2”。外部輸入接入電路如圖3所示。

圖3 外部輸入接入電路

載波檢測電路：檢波器AD8317和電壓比較器AD8611組成檢波控制電路。檢波器AD8317根據 “外部輸入”是否有效，輸出一個“低于0.8 V”或“高于0.8 V”的電壓；電壓比價器AD8611根據檢波器AD8317的輸出電壓，輸出“控制信號A”和“控制信號B”。檢波控制電路如圖4所示。

圖4 檢波控制電路

選擇邏輯和內部晶振源通道：“控制信號B”接至恒溫晶振的電源模塊的使能腳，可以切斷或打開恒溫晶振的供電；“控制信號A”和“控制信號B”同時與模擬開關HMC194的選擇功能引腳連接，用于選擇其輸出來源。圖3中的“外部輸入2”和恒溫晶振源的輸出分別接至模擬開關的兩個輸入引腳“RF1”和“RF2”。模擬開關的輸出接至由一個“一分二功器”構成的分路網絡，分路網絡的組成關系可參考圖1中的“B”部分。輸入源選擇控制邏輯電路如圖5所示。

圖5 輸入源選擇控制邏輯電路

3 結語

本設計中的第8路輸出的增益為“0 dB”或輸出“0 dBm”，同時體積僅為100×45×28 mm。因此，在較小的空間中，通過將多個該設計級聯，可以得到更多路同源的10 MHz時鐘參考源。本設計預留了校準內部恒溫晶振頻率的接口，即圖5中“外圍控制電路-SPI接口”，可方便通過外部MCU電路校準內部恒溫晶振源。