基于取样锁相及DRVCO技术的X波段微波频率源的研究

摘要

取样锁相技术和基于介质谐振器的介质振荡器技术是近年来比较热门的话题。结合利用以上两种技术可以得到性能优良的微波频率源。本文的主要工作是将开环S参数设计和群延时参数优化这两种理论和技术用于设计介质振荡器，仿真并制作了一款X波段介质谐振振荡器，并且对取样锁相技术进行了一定程度的研究。
　　 本文首先介绍了微波频率源的发展过程及国内外现状，其次介绍了振荡器起振的基本原理和介质振荡器(DRO)的设计方法。随后对介质块附加垫片进行了探讨，阐述了其原理及有载Q值的测量方法，并且研究了利用群延时参数来寻找最佳有载Q值的方法。
　　 通过理论分析得到的结论，本文利用开环S参数判别法设计、HFSS精确建模和ADS电路级大信号谐波平衡仿真等手段，设计了一种8.7GHz源级输出并联反馈介质振荡器，并且加工出实物并对其进行了测量对比，测得指标为输出功率4.33dBm，相位噪声-96.28dBc/Hz@10KHz,-112.9dBc/Hz@100KHz。
　　 最后本文还对取样锁相技术进行了一定的研究，设计了8.7GHz取样锁相环并和文中设计的介质压控振荡器进行了联合调试，得到了一些有益的经验和心得。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 微波频率源概述

1．2 介质振荡器的发展概述

1．3 取样锁相技术的发展概述

1．4 本文主要做的工作

2 振荡器原理概述

2．1 振荡器起振的判别方法

2．1．1 巴克豪森准则判别

2．1．2 奈奎斯特准则判别

2．1．3 负阻法判别

2．2 振荡器的性能指标

2．2．1 相位噪声

2．2．2 振荡器的QL值

2．2．3 有关Lesson公式的研究

2．2．4 频率稳定度

2．3 谐振选频网络的种类

3 压控介质振荡器(DRVCO)的原理与设计

3．1 介质谐振器(DR)概述

3．1．1 介质谐振器的工作机理

3．1．2 介质谐振器的特性和分类

3．1．3 介质谐振器与微带线的耦合

3．1．4 影响介质谐振器Q值的一些因素

3．1．5 介质谐振器附加垫片的研究

3．1．6 介质谐振器有载Q值测量估算的方法

3．1．7 群延时对有载Q值影响的研究

3．2 介质振荡器(DRO)的基本电路

3．2．1 并联反馈式介质振荡器

3．2．2 串联反馈和并联反馈DRO的比较和选择

3．2．3 DRO的机械调谐和电调谐

3．3 压控介质振荡器(DRVCO)的设计

3．3．1 介质谐振器的建模和频率测试

3．3．2 晶体管的选择和静态工作点的确定

3．3．3 扇形线的设计

3．3．4 电路的起振设计

3．3．5 大信号谐波平衡仿真

3．3．6 实物图片和测试结果

3．3．7 介质振荡器的调试

4 取样锁相环的原理与设计

4．1 取样锁相环的基本原理

4．1．1 取样锁相环和普通数字分频锁相环的比较

4．1．2 取样鉴相器的工作原理

4．1．3 取样锁相环的噪声分析

4．2 取样锁相环设计

4．2．1 取样鉴相器及其周边电路

4．2．2 环路滤波电路的设计

4．2．3 扩捕扫描电路的设计

4．2．4 耦合电路的设计

5 取样锁相介质振荡器整体电路的调试

5．1 取样锁相电路与DRVCO的联调

5．2 调试总结

结束语

致谢

参考文献