基片集成双模空气谐振腔反馈式振荡器制造技术

本发明专利技术公开了一种基片集成双模空气谐振腔反馈式振荡器，包括基片集成双模空气谐振腔，基片集成双模空气谐振腔的一个信号传输端口通过输入匹配和偏置电路连接放大器的输入端，放大器的输出端通过输出匹配和偏置电路连接功分器的输入端，功分器的一个输出端连接基片集成双模空气谐振腔的另一个信号传输端口，功分器的另一个输出端连接微带线。本发明专利技术相对于传统的基片集成波导谐振器有效的降低了相位噪声。本发明专利技术仅通过普通的PCB工艺即可实现，结构简单，加工方便。此外，相对于传统的微带结构，本发明专利技术中采用的基片集成双模空气谐振腔品质因数高，损耗小。

【技术实现步骤摘要】
基片集成双模空气谐振腔反馈式振荡器
本专利技术涉及微波器件领域，特别是涉及一种基片集成双模空气谐振腔反馈式振荡器。
技术介绍
随着现代无线通信系统的高速发展和日臻成熟，作为其重要组成部分的振荡器也引起了广泛的关注和研究。相位噪声是振荡器设计中最为重要的指标之一。在反馈式振荡器拓扑结构中，无源谐振器是影响振荡器相位噪声指标的关键器件。传统的无源谐振器如介质谐振器具有很高的品质因数，但是介质谐振器具有较大的尺寸、不易平面集成，受环境因素影响较大等问题，不适用于小型化与平面电路的设计。微带谐振器是反馈式振荡器中最为常见的一类谐振器单元，该谐振器设计结构简单，且易于平面集成，比较适用于设计低频振荡器电路。然而，随着设计频率的升高，微带加工的敏感性以及品质因数的降低导致其在较高的微波以及毫米波频段难以实现良好的性能。因此，需要选择合适的谐振器来设计具有良好特性的反馈式振荡器。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种基片集成双模空气谐振腔反馈式振荡器，适用于高频电路，能够实现低相位噪声。技术方案：为达到此目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术所述的基片集成双模空气谐振腔反馈式振荡器，包括基片集成双模空气谐振腔，基片集成双模空气谐振腔的一个信号传输端口通过输入匹配和偏置电路连接放大器的输入端，放大器的输出端通过输出匹配和偏置电路连接功分器的输入端，功分器的一个输出端连接基片集成双模空气谐振腔的另一个信号传输端口，功分器的另一个输出端连接微带线。进一步，基片集成双模空气谐振腔包括位于顶层的顶层介质基板、位于中间层的中间层介质基板和位于底层的底层介质基板，顶层介质基板、中间层介质基板和底层介质基板各自的上下表面均设有金属层；中间层介质基板部分被掏空，形成空气腔，空气腔周围设有金属化通孔，金属化通孔贯穿中间层介质基板上下表面的金属层，空气腔包括一个矩形腔，空气腔与中间层介质基板未被掏空的部分之间采用渐变结构，渐变结构与矩形腔之间采用感性耦合窗结构。中间层介质基板采用了掏空部分介质的空气腔结构，降低了介质损耗，提高了品质因数。进一步，所述渐变结构的形状为三角形。进一步，所述基片集成双模空气谐振腔的一个信号传输端口通过开槽渐变结构与输入微带线相连，基片集成双模空气谐振腔的另一个信号传输端口通过开槽渐变结构与输出微带线相连。进一步，所述输入微带线和输出微带线的特性阻抗均为50欧姆。进一步，所述微带线的特性阻抗为50欧姆。进一步，所述基片集成双模空气谐振腔采用高次模的工作模式。这样可以实现一个二阶的滤波器频率响应，同时可以在靠近通带的附件引入传输零点，提高群延时。有益效果：本专利技术公开了一种基片集成双模空气谐振腔反馈式振荡器，相对于传统的基片集成波导谐振器有效的降低了相位噪声。本专利技术仅通过普通的PCB工艺即可实现，结构简单，加工方便。此外，相对于传统的微带结构，本专利技术中采用的基片集成双模空气谐振腔品质因数高，损耗小。附图说明图1为本专利技术具体实施方式中基片集成双模空气谐振腔反馈式振荡器的拓扑结构；图2为本专利技术具体实施方式中基片集成双模空气谐振腔的三维结构图；图3为本专利技术具体实施方式中基片集成双模空气谐振腔的频率响应曲线；图4为本专利技术具体实施方式中基片集成双模空气振荡腔反馈式振荡器的中间层介质基板的平面结构；图5为本专利技术具体实施方式中基片集成双模空气谐振腔反馈式振荡器的频谱响应曲线；图6为本专利技术具体实施方式中基片集成双模空气谐振腔反馈式振荡器的相位噪声曲线。具体实施方式下面结合具体实施方式和附图对本专利技术的技术方案作进一步的介绍。本具体实施方式公开了一种基片集成双模空气谐振腔反馈式振荡器，如图1所示，包括基片集成双模空气谐振腔4，基片集成双模空气谐振腔4的一个信号传输端口通过输入匹配和偏置电路1连接放大器2的输入端，放大器2的输出端通过输出匹配和偏置电路3连接功分器5的输入端，功分器5的一个输出端连接基片集成双模空气谐振腔4的另一个信号传输端口，功分器5的另一个输出端连接微带线6。通过基片集成双模空气谐振腔4、输入匹配和偏置电路1、放大器2、输出匹配和偏置电路3和功分器5形成一个负反馈回路，产生自由振荡的信号，最后信号经过微带线6输出。微带线6的特性阻抗为50欧姆。整个振荡器的尺寸为60mm*63mm。如图2和图4所示，基片集成双模空气谐振腔4包括位于顶层的顶层介质基板7、位于中间层的中间层介质基板8和位于底层的底层介质基板9，顶层介质基板7、中间层介质基板8和底层介质基板9各自的上下表面均设有金属层；中间层介质基板8部分被掏空，形成空气腔，空气腔周围设有金属化通孔16，金属化通孔16贯穿中间层介质基板8上下表面的金属层，空气腔包括一个矩形腔15，空气腔与中间层介质基板8未被掏空的部分之间采用三角形的渐变结构13，渐变结构13与矩形腔15之间采用感性耦合窗结构14。基片集成双模空气谐振腔4的一个信号传输端口通过开槽渐变结构121与输入微带线10相连，基片集成双模空气谐振腔4的另一个信号传输端口通过开槽渐变结构122与输出微带线11相连。输入微带线10和输出微带线11的特性阻抗均为50欧姆。顶层介质基板7、中间层介质基板8和底层介质基板9的相对介电常数均为2.2，介质厚度均为0.254mm。顶层介质基板7和底层介质基板9的上下表面均设有金属层，是为了压在被部分掏空的中间层介质基板8两侧实现封闭的结构，并且具有良好的电特性。基片集成双模空气谐振腔4采用高次模的工作模式，即TE102模式和TE201模式。图3为本具体实施方式中基片集成双模空气谐振腔4的频率响应曲线，其中心频率为19.8GHz，带宽为150MHz，通带内插入损耗优于2.7dB，通带内回波损耗优于18dB。图5为本具体实施方式中基片集成双模空气谐振腔反馈式振荡器的频谱响应曲线，本具体实施方式中谐振基波频率为19.8GHz，输出功率为4.5dBm；二次谐波的频率为39.6GHz，输出功率为-32.1dBm。图6为本专利技术具体实施方式中基片集成双模空气谐振腔反馈式振荡器的相位噪声曲线，偏离100kHz处的相位噪声为-122.0dBc/Hz，偏离1MHz处的相位噪声为-141.5dBc/Hz。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基片集成双模空气谐振腔反馈式振荡器，其特征在于：包括基片集成双模空气谐振腔(4)，基片集成双模空气谐振腔(4)的一个信号传输端口通过输入匹配和偏置电路(1)连接放大器(2)的输入端，放大器(2)的输出端通过输出匹配和偏置电路(3)连接功分器(5)的输入端，功分器(5)的一个输出端连接基片集成双模空气谐振腔(4)的另一个信号传输端口，功分器(5)的另一个输出端连接微带线(6)。

【技术特征摘要】
1.基片集成双模空气谐振腔反馈式振荡器，其特征在于：包括基片集成双模空气谐振腔(4)，基片集成双模空气谐振腔(4)的一个信号传输端口通过输入匹配和偏置电路(1)连接放大器(2)的输入端，放大器(2)的输出端通过输出匹配和偏置电路(3)连接功分器(5)的输入端，功分器(5)的一个输出端连接基片集成双模空气谐振腔(4)的另一个信号传输端口，功分器(5)的另一个输出端连接微带线(6)。2.根据权利要求1所述的基片集成双模空气谐振腔反馈式振荡器，其特征在于：所述基片集成双模空气谐振腔(4)包括位于顶层的顶层介质基板(7)、位于中间层的中间层介质基板(8)和位于底层的底层介质基板(9)，顶层介质基板(7)、中间层介质基板(8)和底层介质基板(9)各自的上下表面均设有金属层；中间层介质基板(8)部分被掏空，形成空气腔，空气腔周围设有金属化通孔(16)，金属化通孔(16)贯穿中间层介质基板(8)上下表面的金属层，空气腔包括一个矩形腔(15)，空气腔与中间层介质基板(...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱晓维，王翔，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32