[发明专利]一种高温压控振荡器

说明书

技术领域

本发明属于电子技术领域，具体是一种高温压控振荡器。

背景技术

在太空和其他极端条件下的传感和无线通信往往涉及高温环境。例如金星探测，金星的表面达到500°C的温度范围。因此，任何着陆于金星的探测器都将面临如何在如此高的温度下存在和工作。因此，能够在恶劣环境和极端温度下应用的传感器已经在过去的几十年中备受关注。一些先进的高温传感元件，如温度和压力传感器目前尚在实验阶段。由于缺乏用于传感器信号处理和无线传输的高温电子单元，使得这些先进的传感技术的应用受到极大地限制。

当环境温度超过300℃时，常规的硅或绝缘体上硅（SOI）的电子设备将会失效。因此必须使用可承受更高温度的，禁带宽度大于2eV的宽禁带半导体元件，例如碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）半导体。 SiC和GaN器件的理论极限温度高于600?C，但是，目前对于SiC器件的开发主要面向于高电压和大电流的电力电子设备，对于GaN器件的开发主要面向于高频应用和LED发光二极管。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种高温压控振荡器。

本发明的技术方案是：

一种高温压控振荡器，包括选频及正反馈网络和放大器；

所述选频及正反馈网络包括电感器、第一电容器、第二电容器、第三电容器、第四电容器和第五电容器，其中，第五电容器为可变电容，第一电容器的一端连接第五电容器的一端，第一电容器的另一端连接第二电容器的一端，第二电容器的另一端连接第三电容器的一端，第三电容器的另一端连接第四电容器的一端，第四电容器的另一端连接第五电容器的另一端，电感的一端连接在第一电容器、第二电容器之间，电感的另一端连接在第四电容器、第五电容器之间，第五电容器的另一端连接直流电源的负极； 

所述放大器包括基于宽禁带半导体材料的第一半导体场效应晶体管和第一电阻；第一半导体场效应晶体管的栅极连接在选频及正反馈网络的第三电容器、第四电容器之间，第一半导体场效应晶体管的漏极连接直流电源正极，第一半导体场效应晶体管的源极连接第一电阻的一端，第一电阻的另一端连接到选频及正反馈网络的第四电容器的另一端，第一电阻的一端还连接在选频及正反馈网络的第三电容器、第四电容器之间。

所述第一半导体场效应晶体管为SiC半导体场效应管。

所述第五电容器用GaN LED替代。

所述高温压控振荡器采用低温共烧陶瓷工艺制成电路板。

所述的高温压控振荡器，还包括源级跟随器，该源级跟随器包括第二半导体场效应晶体管和第二电阻，第二半导体场效应晶体管的漏极连接第一半导体场效应晶体管的漏极，第二半导体场效应晶体管的栅极连接至第一半导体场效应晶体管的源级，第二半导体场效应晶体管的源级连接第二电阻的一端，第二电阻的另一端连接第一电阻的另一端。

所述的高温压控振荡器，包括偏置电路，该电路包括第三电阻和第四电阻，第三电阻的一端连接在第一半导体场效应晶体管的漏极与直流电源正极之间，第三电阻的另一端连接第四电阻的一端，第三电阻的另一端连接至第二电容与第一电容之间，再与第四电阻的一端连接，第四电阻的另一端连接在第四电容和电感之间。

所述第二半导体场效应晶体管为SiC半导体场效应管。

有益效果：

本发明提供一种用于高温等极端环境下的无线应用的压控振荡器的电路设计，实现了高温压控振荡器的原型制作，并通过高温测试验证电路设计的可行性和输出频率的稳定性，该振荡器的输出可用于高温下的无线传感，通信及数据传输。

本发明提出使用SiC JFET或其他等效的宽禁带半导体器件作为高温电路的核心元件，有效解决高温或其他极端情况下普通半导体器件的在高温下损毁导致电路失效问题；

本发明提出在高温环境下使用陶瓷材料作为电路基片的设计技术；

本发明应用GaN LED作为变容二极管，以适用于高温环境。

高温压控振荡器的设计包括具体电路设计、原型电路的制作以及高温下测试。

所述电路设计给出了高温压控振荡器的电路设计方案，振荡频率的确定以及电路参数的选择。

所述原型电路的制作，提供了原型电路板的制作方法与工艺流程。

所述高温测试，实现在室温25°C 和高温450 °C下原型电路的性能测试。

附图说明

图1是本发明实施例1的高温压控振荡器电路原理图；

图2是本发明实施例2的高温压控振荡器电路原理图；

图3是本发明实施例3的高温压控振荡器电路原理图；