某机载雷达中晶体振荡器隔振系统弹性特性研究

　　1　引言

　　某机载雷达频综器在静态条件下,具有极低的相位噪声、低杂散电平和快捷变频的良好性能。但是在机载环境中其性能下降,特别是相位噪声指标。在强振动条件下,频综器的相位噪声恶化加剧,严重影响雷达的性能。如何使振动条件下的雷达性能满足系统要求,成为一个极为关键的问题,这也是当今国防工业急需解决的课题。在频综器中晶体振荡器对振动最为敏感,而其信号的相位噪声是频综器中其他信号的基准,它的频率漂移和相位噪声将影响制导精度和可靠性。因此,本文通过振动对频综器中晶体振荡器的影响分析,对晶体振荡器隔振系统的弹性特性进行理论研究,并提出相应的工程解决方法。

　　2　振动对晶体振荡器的影响

　　振荡器在振动条件下,其谐振腔的谐振频率随外界振动加速度发生变化,这种变化表现为振动加速度的变化频率对振荡器输出信号进行角度调制,其调制度由加速度灵敏度和振动量级决定[1]。因此,振荡器有加速度时的频率可以写成两矢量标量积的函数

式中f(a)———有加速度a时的谐振频率,Hz

　　f0———无加速度时的谐振频率,称之为载频,Hz

　　S———加速度灵敏度,s²/m。

　　由上式可知,对于任何在平面内垂直于加速度灵敏度矢量的加速度,它引起的频率偏移(f(a)-f0)为零。如果某机载雷达频综器在设备中的安装方式可以事先知道,则amax应作用在与晶体振荡器加速度灵敏度矢量正交的平面内。

　　如试验测得某机载雷达频综器上的晶体振荡器,垂直方向上受到的恒加速度从+9g变化到-3g,差值为12g。当它与加速度灵敏度矢量不垂直时,式(1)所描述的频率偏移就会由此恒加速度在其矢量方向的投影分量产生。

　　大多数情况下,晶体振荡器所承受的加速度是随机振动。加速度可以用其功率谱密度函数G(f)表示,频综器的相位噪声可按下式计算[1]

式中L(f)———相位噪声,dB/Hz

　　s———加速度灵敏度值,s²/m

　　G(f)———随机振动功率谱密度函数,m²/(s4·Hz)

　　fv———随机振动频率,Hz

　　f0———晶体振荡器的工作频率,Hz

　　由上式可见,随机振动对信号频谱的影响表现为信号相位噪声的恶化。

　　某机载雷达频综器随机振动功率谱如图1所示。该曲线也可用如下等式表示

　　在某机载雷达频综器中,晶体振荡器的频率为120MHz,欲计算其相位噪声,则将式(3)、(4)、(5)、(6)中的G(f)代入式(2),并取s=1×10^-9s²/m,f0=120MHz,即可求得