一种高频谱纯度倍频晶体振荡器电路制造技术

本发明专利技术公开了一种高频谱纯度倍频晶体振荡器电路，主要解决现有倍频晶体振荡器频谱纯度易受影响的问题。该晶体振荡器电路包括主振电路，与主振电路相连的功分器，两个分别对应连接于功分器的两个输出端的共基放大电路，以及与两个共基放大电路输出端相连的输出匹配网络；其中，所述主振电路由LC振荡电路和与其相连的谐振器选频调谐网络组成；所述功分器的输入端与谐振器选频调谐网络相连。本发明专利技术利用功分器将主振信号分为两路相位相反的差分信号，分别进入放大器放大后再合并为一路输出，该方案可以有效抵消振荡器产生的基波分量及其他奇次谐波分量，获得高纯度的二倍频信号，电路简单、集成度高。集成度高。集成度高。

【技术实现步骤摘要】
一种高频谱纯度倍频晶体振荡器电路


[0001]本专利技术属于石英晶体振荡器
，具体地说，是涉及一种高频谱纯度倍频晶体振荡器电路。

技术介绍

[0002]晶体振荡器可以产生稳定的基准频率信号，在现代电子通讯设备、仪器仪表等电子信息设备中处于最重要的地位。高性能的频率产生一直是现代信息、时频技术发展的基础，几乎所有的电子信息设备均由晶体振荡器提供稳定的频率参考，并在此基础上进行各种频率变换，以适用于各类应用场合。
[0003]晶体振荡器输出频率取决于谐振器晶片本身机械尺寸，更高的振荡频率需要更薄的石英晶片厚度，而高基频的石英晶片变得薄且脆，难于加工，并且可靠性也不能得到保证，而且谐振器频率越高其频率稳定性就越差，因此通常精密晶体谐振器的频率一般不超过200MHz。随着射频微波通讯技术的快速发展，很多电子信息装备或系统中，通常需要高质量的高频本振信号。高频谱纯度、低相位噪声的高频晶振参考信号有益于系统频率合成，可以简化电路、降低成本、减小后级电路对滤波器等元器件数量和指标的要求。
[0004]现有技术中，通常采用专门的倍频电路来实现晶振输出频率倍增，有很多基于多谐波倍频技术被开发出来。如专利CN 204886874 U提出了一种利用晶体管PN结非线性产生高次谐波实现的倍频器方案，类似的技术方案需要在晶体振荡器外部单独设计倍频电路，使用不方便、电路复杂、体积大、功耗高。专利US 6549083 B2公布了一种倍频晶体振荡器电路，如图1所示，在振荡电路选取高次谐波，通过专门的滤波器（如声表滤波器）选出需要的高谐波并放大，因为滤波器插入损耗和带外抑制指标，通常要用多级滤波放大电路来获得足够功率的高纯信号。专利CN 104767488 A采用集成JFET晶体管构成的反相器组成振荡电路，输出方波信号，可以很便捷地获得奇次倍频信号，但该电路适合100MHz以下的振荡频率，3倍频输出120MHz时相位噪声在偏离载频1kHz处仅
‑
140dBc/Hz左右，而且仅靠LC选频网络很难实现次谐波的高抑制比，频谱纯度受到影响。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种高频谱纯度倍频晶体振荡器电路，主要解决现有倍频晶体振荡器频谱纯度易受影响的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种高频谱纯度倍频晶体振荡器电路，包括主振电路，与主振电路相连的功分器，两个分别对应连接于功分器的两个输出端的共基放大电路，以及与两个共基放大电路输出端相连的输出匹配网络；其中，所述主振电路由LC振荡电路和与其相连的谐振器选频调谐网络组成；所述功分器的输入端与谐振器选频调谐网络相连。
[0007]进一步地，在本专利技术中，两个所述共基放大电路分别记为第一放大电路和第二放大电路；
所述第一放大电路包括晶体管Q201，一端与晶体管Q201的发射极相连且另一端接地的电阻R201，一端与晶体管Q201的基极相连且另一端接地的电容C208，一端与晶体管Q201的发射极相连且另一端与功分器的一个输出端相连的电容C206，一端与晶体管Q201的集电极相连的电感L204，一端与电感L204的另一端相连且另一端连接到电源VCC的电阻R203，以及一端与电感L204、电阻R203公共端相连且另一端接地的匹配电容C212；其中，晶体管Q201的发射极通过电阻R201连接到地形成直流通路，晶体管Q201的集电极取出一路射频信号；所述第二放大电路包括晶体管Q202，一端与晶体管Q202的发射极相连且另一端接地的电阻R202，一端与晶体管Q202的基极相连且另一端接地的电容C209，一端与晶体管Q202的发射极相连且另一端与功分器的另一个输出端相连的电容C207，以及一端与晶体管Q202的集电极相连的电感L205；其中，电感L205的另一端与电阻R203、电感L204的公共端相连；晶体管Q202的发射极通过电阻R202连接到地形成直流通路，晶体管Q202的集电极取出另一路与第一放大电路中的射频信号相位相反的射频信号。
[0008]进一步地，在本专利技术中，所述LC振荡电路包括晶体管Q200，一端与晶体管Q200的集电极相连且另一端接地的电容C202，一端与晶体管Q200的基极相连且另一端接地的电容C200，连接于晶体管Q200的基极与集电极之间的电感L200，一端连接于晶体管Q200的发射极且另一端接地的电容C201，一端连接于晶体管Q200的发射极的电感L201，并联后一端与电感L201的另一端相连且另一端接地的电阻R200和电容C204；其中，晶体管Q200的发射极与晶体谐振器选频调谐网络相连。进一步地，在本专利技术中，所述晶体谐振器选频调谐网络相连包括晶体谐振器Y200，并联于晶体谐振器Y200两端的电感L202，一端与晶体谐振器Y200一端相连且另一端与晶体管Q200的发射极相连的电容C203，一端与晶体谐振器Y200另一端相连的电感L203，以及一端与电感L203的另一端相连且另一端与功分器的输入端相连的电容C205。
[0009]进一步地，在本专利技术中，所述输出匹配网络由电容C210、电容C211、电容C213和电感L206、电感L207组成；所述电容C210的一端与晶体管Q201的集电极相连，所述电容C210的另一端与电感L206的一端相连，所述电容C211的一端与晶体管Q202的集电极相连，所述电容C211的另一端与电感L207的一端相连，所述电感L207的另一端、电感L206的另一端相连后作为输出匹配网络的输出端，所述电容C213的一端与电感L207、电感L206的公共端相连且另一端接地。
[0010]进一步地，在本专利技术中，所述功分器为180
°
功分器。
[0011]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：（1）本专利技术利用功分器将主振信号分为两路相位相反的差分信号，分别进入放大器放大后再合并为一路输出，该方案可以有效抵消振荡器产生的基波分量及其他奇次谐波分量，获得高纯度的二倍频信号，电路简单、集成度高。
[0012]（2）本专利技术摒弃了传统“倍频
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滤波－放大”的高频信号获取方式，将高频产生电路和晶振主振电路融合在一起，集成在晶体振荡器内部，可以用低频晶体谐振器获得稳定的低噪声高频输出信号，成本低廉，使用方便。
[0013]（3）本专利技术的晶体谐振器在电路中工作在串联谐振频率附近，振荡信号直接由晶体谐振器网络取出，可以从分利用谐振器的高Q（品质因素）窄带滤波特性，可以获得标准的
正弦波信号，同时实现极低相位噪声的射频信号。
附图说明
[0014]图1是现有的倍频晶体振荡器原理图。
[0015]图2是本专利技术的倍频晶体振荡器原理图。
[0016]图3是理想的差分正弦波信号示意图。
[0017]图4理想双共基放大器放大差分信号合路后的输出频谱。
[0018]图5是本专利技术的振荡电路内部产生的实际差分信号。
[0019]图6是本专利技术的倍频晶体振荡器实际输出信号的频谱图。
[0020本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高频谱纯度倍频晶体振荡器电路，其特征在于，包括主振电路，与主振电路相连的功分器，两个分别对应连接于功分器的两个输出端的共基放大电路，以及与两个共基放大电路输出端相连的输出匹配网络；其中，所述主振电路由LC振荡电路和与其相连的谐振器选频调谐网络组成；所述功分器的输入端与谐振器选频调谐网络相连。2.根据权利要求1所述的一种高频谱纯度倍频晶体振荡器电路，其特征在于，两个所述共基放大电路分别记为第一放大电路和第二放大电路；所述第一放大电路包括晶体管Q201，一端与晶体管Q201的发射极相连且另一端接地的电阻R201，一端与晶体管Q201的基极相连且另一端接地的电容C208，一端与晶体管Q201的发射极相连且另一端与功分器的一个输出端相连的电容C206，一端与晶体管Q201的集电极相连的电感L204，一端与电感L204的另一端相连且另一端连接到电源VCC的电阻R203，以及一端与电感L204、电阻R203公共端相连且另一端接地的匹配电容C212；其中，晶体管Q201的发射极通过电阻R201连接到地形成直流通路，晶体管Q201的集电极取出一路射频信号；所述第二放大电路包括晶体管Q202，一端与晶体管Q202的发射极相连且另一端接地的电阻R202，一端与晶体管Q202的基极相连且另一端接地的电容C209，一端与晶体管Q202的发射极相连且另一端与功分器的另一个输出端相连的电容C207，以及一端与晶体管Q202的集电极相连的电感L205；其中，电感L205的另一端与电阻R203、电感L204的公共端相连；晶体管Q202的发射极通过电阻R202连接到地形成直流通路，晶体管Q202的集电极取出另一路与第一放大电路中的射频信号相位相反的射频信号。3.根据权利要求2所述的一种高频谱纯度倍频晶体振荡器...

【专利技术属性】
技术研发人员：田培洪，陈蓄，
申请(专利权)人：成都世源频控技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：