[发明专利]一种基于同轴介质谐振腔的振荡器及设计方法

说明书

本发明提供一种基于同轴介质谐振腔的振荡器，其包括调谐网络、晶体管网络和终端网络；调谐网络内设有同轴介质谐振腔；晶体管网络分别与调谐网络和终端网络连接；调谐网络用于调节电路的振荡频率和相噪指标；晶体管网络用于调整负阻所在频率范围及负阻的幅值大小；终端网络为π型网络或T型网络，用于实现输出匹配及谐波抑制。本发明还提供基于同轴介质谐振腔的振荡器的设计方法。本发明的有益效果在于：振荡器工作时的相位噪声低，能提供纯净的本振源；终端网络能实现负载牵引及滤波功能。采用二次谐波作为工作频率，降低谐振腔的谐振频率，同时降低PCB板寄生参数对谐振腔性能的影响，可有效提高谐振网络的Q值，降低加工和调测难度。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种基于同轴介质谐振腔的振荡器及设计方法。

背景技术

频率源是通信、雷达、仪器、空间电子设备以及电视等电子设备的心脏，其性能的好坏直接影响到系统的性能指标，而本振源是频率源的关键部件，其指标直接决定着整个频率源的性能。随着雷达和无线通信行业的不断发展，系统对本振源的性能也提出了越来越高的要求，寻求低相噪和高稳定度的本振源成了主要的发展趋势。在现代通讯设备中，通常要求本振源不仅频率稳定度高、相位噪声低、体积小，而且要具有电调压控频率的特性，以满足锁相等要求。

现有技术中，振荡器的低相噪是通过使用高Q值的稳频器件来实现的。介质谐振器是一种被广泛应用于L波段至毫米波波段微波器件的高Q值元件。在实际应用中，介质谐振器一般分为圆柱介质谐振器和同轴介质谐振器两种。圆柱介质谐振器需要用粘合剂粘在介质基片上，这就给介质振荡器的稳定工作带来了隐患。由于外部工作环境的变化，可能造成介质谐振器脱落而使得振荡器停振，导致系统出现故障。

而同轴介质谐振器是直接焊接在电路板，其可靠性和稳定性都得到很大的提高。对于X波段至毫米波段的振荡器一般采用的是圆柱介质谐振器，而在L至C波段，由于圆柱介质谐振器的体积过大，所以更多采用同轴介质谐振器作为低相噪振荡器的稳频元件。现在业界的研究趋势是使用同轴介质压控振荡器结合倍频技术来逐步替代X波段甚至更高频段的圆柱介质振荡器。所以对同轴介质压控振荡器进行的研究工作具有重要的工程实用意义。

在使用同轴谐振腔作为稳频元件时，谐振腔的耦合电容取值十分关键。当频率较高时，高Q值电路需要的耦合电容将是几十飞法级甚至更小，常规的射频电容无法实现如此的规格，因此谐振腔难以发挥最佳性能。

在实际应用中，使用现有同轴介质谐振腔作为稳频元件来设计5.75GHz频率振荡器时，由于5.75GHz振荡频率较高，采用直接在5.75GHz起振的方式设计，PCB板寄生参数很容易将谐振腔性能拉偏，导致输出频率相噪较差，性能难以满足设计要求。

因此，急需研发一种基于同轴介质谐振腔的5.75GHz频率振荡器和该振荡器设计方法。

发明内容

有鉴于此，为了解决现有技术中，基于同轴介质谐振腔的振荡器的输出频率相噪较差，性能难以满足设计要求的问题。本发明提供一种基于同轴介质谐振腔的振荡器，其包括调谐网络、晶体管网络和终端网络；所述调谐网络内设有同轴介质谐振腔，所述同轴谐振腔为稳频元件；所述晶体管网络分别与所述调谐网络和所述终端网络连接；所述调谐网络用于调节电路的振荡频率和相噪指标；所述晶体管网络用于调整负阻所在频率范围及负阻的幅值大小；所述终端网络为π型网络或T型网络，其用于实现输出匹配及谐波抑制。