一种具有谐波抑制的低相位噪声振荡器制造技术

本发明专利技术提供一种微波振荡器，基于微带结构，其中部分结构具有椭圆带通频率响应，有三个传输极点，在通带两侧各有一个传输零点，因此过渡带陡峭，具有优良的选频性能。实施例的仿真和测试结果表明：输出频率在8.986GHz，输出功率为‑3.06dBm，在偏离100KHz频率处测得的相位噪声与品质因子分别为‑120.06dBc/Hz、‑206.58dBc/Hz，二次谐波抑制度为60.3dBc。该振荡器具有低相位噪声、良好的谐波抑制、容易加工以及低成本等优点。

A Low Phase Noise Oscillator with Harmonic Suppression

【技术实现步骤摘要】
一种具有谐波抑制的低相位噪声振荡器
本专利技术属于通信
，具体涉及一种具有谐波抑制的低相位噪声振荡器。
技术介绍
近年来，随着个人移动通讯、军工设备的飞速发展，微波和无线市场倍受关注。微波振荡器是频率产生源不可或缺的组成部分，作为锁相环、频率综合和时钟恢复等电路的关键模块，广泛用于手机、卫星通讯终端、机制、雷达、导弹制导系统、军事通信系统、数字无线通信、光学多工器、光发射机等电子系统中。微波振荡器作为各种频率源的参考源和产生时间频率基准的关键器件，其相位噪声越来越成为限制各种电路与系统性能的一个关键因素，对电子系统的性能、尺寸、重量和成本都有着决定性的影响，是微波电路设计与集成的一个难点。因此，研究具有低相位噪声的微波振荡器具有极其重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有微波振荡器的相位噪声较高的不足，提供了一种具有低相位噪声的微波振荡器。该微波振荡器基于微带结构，具有低相位噪声、良好的谐波抑制、容易加工以及低成本等优点。以下简称振荡器。微带线的结构如图1所示，主要包括三层。第I层是金属上覆层，第II层是介质基片，第III层是金属下覆层。本专利技术所述的振荡器如图2所示，其特征在于：在金属上覆层(I)内，第一环形结构(H1)的第一端口(1)连接第二传输线节(M2)的一端，第二传输线节(M2)的另一端与第一谐振器(r1)进行耦合，第一谐振器(r1)同时与第二谐振器(r2)和第三谐振器(r3)耦合；第二谐振器(r2)与第三谐振器(r3)耦合，且第二谐振器(r2)耦合到第三传输线节(M3)的一端；第三传输线节(M3)的另一端连接到第二环形结构(H2)的第一端口(1′)，第二环形结构(H2)的第二端口(2′)连接第四传输线节(M4)的一端，在第四传输线节(M4)上依次加载了第一变容管(CV1)、第二变容管(CV2)、第一扇形枝节(S1)、第一电容(C1)、第二扇形枝节(S2)、第三变容管(CV3)和第四变容管(CV4)，第四传输线节(M4)的另一端连接到第二环形结构(H2)的第三端口(3′)；第二环形结构(H2)的第四端口(4′)连接第五传输线节(M5)的一端，第五传输线节(M5)的另一端连接到第二平行耦合双线结构(P2)的一端，第二平行耦合双线结构(P2)的另一端连接枝节加载的第六传输线节(M6)的一端，枝节加载的第六传输线节(M6)的另一端连接到晶体管(T)的一端，晶体管(T)的另外一端连接枝节加载的第八传输线节(M8)的一端；在枝节加载的第六传输线节(M6)的中间还连接第七传输线节(M7)的一端，第七传输线节(M7)上依次加载第三扇形枝节(S3)、第二电容(C2)、第二电阻(R2)和第四扇形枝节(S4)，第七传输线节(M7)的另一端连接到枝节加载的第八传输线节(M8)的中间；枝节加载的第八传输线节(M8)的另一端连接到第一平行耦合双线结构(P1)的一端，第一平行耦合双线结构(P1)的另一端连接第九传输线节(M9)的一端，第九传输线节(M9)的另一端连接到第一环形结构(H1)的第二端口(2)，第一环形结构(H1)的第三端口(3)连接第一电阻(R1)，第一环形结构(H1)的第四端口(4)连接第一传输线节(M1)的一端，第一传输线节(M1)的另一端输出信号；第一谐振器(r1)、第二谐振器(r2)和第三谐振器(r3)通过金属化通孔(Hole)围列而成。本专利技术所述振荡器的部分结构如图3所示，由以下构成：第二传输线节(M2)的一端与第一谐振器(r1)进行耦合，第一谐振器(r1)同时与第二谐振器(r2)和第三谐振器(r3)耦合；第二谐振器(r2)与第三谐振器(r3)耦合，且第二谐振器(r2)耦合到第三传输线节(M3)的一端。如图3所示的部分结构具有椭圆带通频率响应，有三个传输极点。且有两个传输零点位于通带附近，其中一个位于通带左侧，另外一个位于通带右侧。本专利技术所述振荡器的有益效果是：低相位噪声、良好带外谐波抑制、容易加工以及低成本等优点。附图说明图1：微带线结构示意图；图2：振荡器结构示意图；图3：振荡器部分结构示意图；图4：实施例一的仿真测试结果图；图5(a)：实施例二的相位噪声测试结果图；图5(b)：实施例二的谐波测试结果图。具体实施方式为了体现本专利技术的创造性和新颖性，下面将结合附图和具体实施例进行阐述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例选用一款常用微带基片，相对介电常数为2.2，厚度为0.508mm。实施例一针对如图3所示的结构进行验证。其中，w0、w1和w2表示线宽，s1和s2表示缝隙宽度，l1和l2表示耦合线长，rad1、rad2和rad3表示对应的半径，d表示金属化通孔的间距。实施例一的技术指标设为：中心频率f0＝9.0GHz，相对带宽为2％。结构参数为：w0＝1.54mm，w1＝0.20mm，w2＝0.12mm，s1＝0.14mm，s2＝0.20mm，l1＝5.10mm，l2＝5.10mm，rad1＝8.28mm、rad2＝0.40mm，rad3＝8.32mm和d＝0.8mm。仿真和测试结果如图4所示，两者吻合较好。测试结果说明：如图3所示的结构具有椭圆带通频率响应，有三个传输极点，在通带两侧各有一个传输零点，因此过渡带陡峭，具有优良的选频性能。实施例二针对如图2所示的振荡器进行验证。晶体管(T)选用Infineon公司的BFP840FEDS晶体管，静态工作点为：VCE＝1.8V,IC＝10mA。第一变容管(CV1)、第二变容管(CV2)、第三变容管(CV3)和第四变容管(CV4)选用SKYWORKS公司的SMV2019-079LF变容二极管。第一电容(C1)选用1pF和10μF两个电容的并联。第二电容(C2)选用1pF、100nF和10μF三个电容的并联，且对称放置。第一电阻(R1)选用两个100Ω电阻并联，第二电阻(R2)选用20KΩ电阻。实施例二的相位噪声仿真结果为：在偏离100kHz和1MHz处的相位噪声分别为-132.19dBc/Hz和-152.98dBc/Hz。图5(a)和图5(b)是使用频谱分析仪测量实施例二的输出频谱。实施例二的输出频率在8.986GHz，输出功率为-3.06dBm。在偏离100KHz频率处测得的相位噪声与品质因子分别为-120.06dBc/Hz、-206.58dBc/Hz。二次谐波抑制度为60.3dBc。以上所列举的实施例，充分说明了本专利技术所述的微波振荡器具有相位噪声低、带外谐波抑制好、尺寸较小、容易调试等优点，具有显著的技术进步。本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本专利技术的原理，应被理解为本专利技术的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本专利技术公开的这些技术启示做出各种不脱离本专利技术实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本专利技术的保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有谐波抑制的低相位噪声振荡器，其特征在于：在金属上覆层(I)内，第一环形结构(H1)的第一端口(1)连接第二传输线节(M2)的一端，第二传输线节(M2)的另一端与第一谐振器(r1)进行耦合，第一谐振器(r1)同时与第二谐振器(r2)和第三谐振器(r3)耦合；第二谐振器(r2)与第三谐振器(r3)耦合，且第二谐振器(r2)耦合到第三传输线节(M3)的一端；第三传输线节(M3)的另一端连接到第二环形结构(H2)的第一端口(1′)，第二环形结构(H2)的第二端口(2′)连接第四传输线节(M4)的一端，在第四传输线节(M4)上依次加载了第一变容管(CV1)、第二变容管(CV2)、第一扇形枝节(S1)、第一电容(C1)、第二扇形枝节(S2)、第三变容管(CV3)和第四变容管(CV4)，第四传输线节(M4)的另一端连接到第二环形结构(H2)的第三端口(3′)；第二环形结构(H2)的第四端口(4′)连接第五传输线节(M5)的一端，第五传输线节(M5)的另一端连接到第二平行耦合双线结构(P2)的一端，第二平行耦合双线结构(P2)的另一端连接枝节加载的第六传输线节(M6)的一端，枝节加载的第六传输线节(M6)的另一端连接到晶体管(T)的一端，晶体管(T)的另外一端连接枝节加载的第八传输线节(M8)的一端；在枝节加载的第六传输线节(M6)的中间还连接第七传输线节(M7)的一端，第七传输线节(M7)上依次加载第三扇形枝节(S3)、第二电容(C2)、第二电阻(R2)和第四扇形枝节(S4)，第七传输线节(M7)的另一端连接到枝节加载的第八传输线节(M8)的中间；枝节加载的第八传输线节(M8)的另一端连接到第一平行耦合双线结构(P1)的一端，第一平行耦合双线结构(P1)的另一端连接第九传输线节(M9)的一端，第九传输线节(M9)的另一端连接到第一环形结构(H1)的第二端口(2)，第一环形结构(H1)的第三端口(3)连接第一电阻(R1)，第一环形结构(H1)的第四端口(4)连接第一传输线节(M1)的一端，第一传输线节(M1)的另一端输出信号；第一谐振器(r1)、第二谐振器(r2)和第三谐振器(r3)通过金属化通孔(Hole)围列而成。...

【技术特征摘要】
1.一种具有谐波抑制的低相位噪声振荡器，其特征在于：在金属上覆层(I)内，第一环形结构(H1)的第一端口(1)连接第二传输线节(M2)的一端，第二传输线节(M2)的另一端与第一谐振器(r1)进行耦合，第一谐振器(r1)同时与第二谐振器(r2)和第三谐振器(r3)耦合；第二谐振器(r2)与第三谐振器(r3)耦合，且第二谐振器(r2)耦合到第三传输线节(M3)的一端；第三传输线节(M3)的另一端连接到第二环形结构(H2)的第一端口(1′)，第二环形结构(H2)的第二端口(2′)连接第四传输线节(M4)的一端，在第四传输线节(M4)上依次加载了第一变容管(CV1)、第二变容管(CV2)、第一扇形枝节(S1)、第一电容(C1)、第二扇形枝节(S2)、第三变容管(CV3)和第四变容管(CV4)，第四传输线节(M4)的另一端连接到第二环形结构(H2)的第三端口(3′)；第二环形结构(H2)的第四端口(4′)连接第五传输线节(M5)的一端，第五传输线节(M5)的另一端连接到第二平行耦合双线结构(P2)的一端，第二平行耦合双线结构(P2)的另一端连接枝节加载的第六传输线节(M6)的一端，枝节加载的第六传输线节(M6)的另一端连接到晶体管(T)的一端，晶体管(T)的另外一端连接枝节加载的第八传输线节(M8)的一端；在枝节加载的第六传输线节(M6)的中间还连接第七传输线节(M7)的一端，第七传输线节(M7)上依次加载第三扇形枝节(S3)、第二电容(C2)、第二电阻(R2)和第四扇形枝节(S4)，第七传输线节(M7)的另一端连接到枝节加载的第八传输线节(M8)的中间；枝节加载的第八传输线节(M8)的另一端连接到第一平行耦合双线结构(P1)的一端，第一平行耦合双线结构(P1)的另一端连接第九传输线节(M9)的一端，第九传输线节(M9)的另一端连接到第一环形结构(H1)的第二端口(2)，第一环形结构(H1...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖飞，徐俊，亓孝博，唐小宏，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51