[实用新型]一种低相位噪声高功率效率平面微波振荡器

说明书

发明领域

本实用新型涉及一种微波振荡器电路，确切地说是一种低相位噪声高功率效率平面微波振荡器电路。

技术背景

振荡器是射频电路系统不可缺少的重要模块，振荡器的性能特别是相位噪声对射频系统的灵敏度产生重大影响。振荡器的相位噪声越大，当该振荡器应用于射频机时，接收机系统的灵敏度就越低，反之，接收机的灵敏度就越高。与射频系统中的其它模块一样，振荡器功率效率也是越高越好，这就是说，一方面希望振荡器达到一定的输出功率，同时保持最低的直流功耗。比如：对于用作混频器的本振源，要求有一个最佳的本振功率，使混频器的变频损耗最小或者变频增益最大。再比如：用作发射端的信号源，根据用途不同，要求输出功率的大小不同，有时单个振荡器的输出功率不能满足要求，还要在振荡器输出端加上功率放大器，使信号源的功率放大到所要求的值，同时也减小了负载牵引对振荡器性能的影响。不论在何种情况下，都要求振荡器的直流功耗尽可能小。因此，改善振荡器的性能，特别是降低振荡器的相位噪声，提高振荡器的功率转换效率一直是人们研究的课题。

为了改善振荡器的相位噪声，一般来说有下列两种方法：一是选择低噪声晶体管作为有源器件，另一是提高无源谐振电路的品质因子。由于有源器件的噪声的改善依赖于微电子工艺技术的提高，性能的提高也意味着成本的提高。因此，对于给定的有源器件，提高无源谐振电路的品质因子就成为改善振荡器的相位噪声的主要因素。一种有效地提高无源谐振电路的品质因子，改善振荡器的相位噪声的方法就是在振荡电路中使用磁性介质材料，该振荡器电路称为介质谐振器。但是介质谐振振荡器是一种非平面电路，不利于平面电路的系统集成，更无法应用到微波单片电路中。而在微波平面电路中，提高谐振电路的品质因子大多是通过提高电感和电容(特别是电感)的品质因子来实现，所以对电感的研究，提高电感的品质因子的研究热度，一直是方兴未艾，目前的研究中主要是通过下列几种方面来提高电感的品质因子：一是通过优化电感几何结构(例如多层金属、地屏蔽、反偏PN节等)来提高电感的品质因子，二是通过使用好的衬底材料(如高阻衬底，如SOI等)来提高电感的品质因子，三是采用特种工序(如采用器件悬置等)来提高电感的品质因子，四是利用某些磁性材料来提高电感的品质因子。

近年来，光子晶体受到人们的极大关注。由于工艺技术的限制，光子晶体在光波段很长时间只是停留在理论上研究，只是在微波和毫米波电路中首先得到实际的应用。研究中人们发现在微带线的接地面上通过刻蚀的方法刻去部分金属形成一定的图形结构，也可以使一定频带的波无法通过，表现出巨大的衰减，而其它频带的波可以通过，即损耗较小，在微波性能上表现出带阻滤波器的特性，这种结构表现出来的特性与光子晶体表现出来的性能类似。根据介质谐振器的原理，把这种带阻特性的结构应用到微波振荡器的谐振回路中可以达到改善振荡器的相位噪声的特性，把它用到振荡器的输出端可以抑制二次谐波，提高输出基波的输出功率，从而提高振荡器功率转换效率。这种在微带线接地面上刻蚀的图形，虽然可以改善振荡器的性能，但是在单片电路中应用有一定的困难。因为具有微带线的单片电路芯片必须粘贴在接地的金属载体上，这样微带线的背面图形就很容易被覆盖，或者要在金属载体上的对应处也开出相应的凹槽，这就增加了工艺的复杂性和难度。

发明内容

本实用新型的目的就是针对现有技术的的缺点，提出一种低相位噪声高功率效率平面微波振荡器电路，可以有效改善振荡器的相位噪声和提高功率效率。

本实用新型包括普通平面微波振荡器。该平面微波振荡器谐振端的两侧对称设置一组共面波导缺陷带隙结构，该共面波导缺陷带隙结构的形状包括一开口的环，开口朝向信号传输线，一直线的一端连接到环上的中心点，另一端穿过环的开口连接到共面波导线的间隙。该平面微波振荡器输出端的两侧对称设置一组共面波导缺陷带隙结构，该共面波导缺陷带隙结构的形状包括相连的对称的脉冲形曲线，一直线一端连接到该曲线的中心点，另一端连接到共面波导线的间隙。