[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

本发明公开了一种基于同轴介质谐振腔的振荡器，包括振荡器调谐网络、负阻网络、输出网络，所述调谐网络用于调节电路的振荡频率和相噪指标；所述负阻网络用于调整负阻所在频率范围及负阻的幅值大小；所述输出网络用于实现输出匹配及谐波抑制。本发明能够解决频率较高时同轴介质谐振腔振荡器使用二次谐波作为工作频率，工作时输出0.5次谐波的问题。

技术领域

本发明涉及一种通讯领域，具体地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。

振荡器的低相噪指标是由高Q值的稳频器件来保证的。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元件。在实际应用中,介质谐振器一般分为圆柱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,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。为回避这个问题，常用的方式是将振荡器的输出频率设计为工作频率的一半，通过接入高通滤波器的方式取其二次谐波作为工作频率。这样做的缺点是振荡器频谱上会有一个0.5次谐波，在系统使用中仍需要增加滤波器对其进行抑制，减小其干扰。但这种方式会使系统更加复杂，体积和成本均会上升。

发明内容

本发明提供所述的一种基于同轴介质谐振腔的振荡器及设计方法，能够解决频率较高时同轴介质谐振腔振荡器工作时输出0.5次谐波的问题。

为了实现本发明的这些目的和其他优点，提供了一种基于同轴介质谐振腔的振荡器，包括振荡器调谐网络、负阻网络、输出网络，

所述调谐网络用于调节电路的振荡频率和相噪指标；

所述负阻网络用于调整负阻所在频率范围及负阻的幅值大小；

所述输出网络用于实现输出匹配及谐波抑制。

进一步地，所述调谐网络包括三个变容二极管D2、D3、D4，四个电感L3、L4、L5、L8以及两个电容C8、C9；所述变容二极管D2一端与变容二极管D4、电感L5连接，另一端与电感L3、电容C8连接；所述变容二极管D3一端与电感L8、谐振腔连接，另一端与电容C8、电感L4连接；所述变容二极管D4一端与变容二极管D2、电感L5连接，另一端接地；所述电感L3一端与变容二极管D2、电容C8连接，另一端接地；所述电感L4一端与电容C9、电感L5连接，另一端与电容C8、变容二极管D3连接；所述电感L5一端与变容二极管D2、D4连接、另一端与电容C9、电感L4连接；所述电感L8一端与变容二极管D3、谐振腔连接，另一端接地；所述电容C8一端与变容二极管D2、电感L3连接，另一端与变容二极管D3、电感L4连接；所述电容C9一端与电感L4、L5连接，另一端接地。

进一步地，还包括谐振腔，所述谐振腔的长度