X波段低相噪DRO频率源研究

摘要

现代通信系统的不断发展对频率源的频率稳定度、相位噪声、频率范围要求越来越高。在微波高稳定点频频率合成技术中，介质振荡器(DRO)利用了介质谐振器(DR)的高Q值、高介电常数、低损耗的特点，能够在微波频段实现较低的相位噪声。取样锁相技术结合了高次倍频和数字分频反馈锁相两种技术的优点，具有结构简单、倍频次数高、相位噪声低、重量轻的优点。应用取样锁相技术，直接在压控介质振荡器所处频段进行高频鉴相，避免了数字锁相所需要的分频环节，能够实现高稳定度、低相噪、低成本的微波频率源。 本课题主要目的是实现X波段取样锁相介质振荡器，主要工作包括三个方面：介质谐振器电参数测量、X波段介质振荡器设计、取样锁相DRO设计。 首先是用介质谐振器法测量微波材料电参数。在以往的介质振荡器设计中，大多使用仿真软件中自带的谐振器与微带的耦合模型，或者使用厂家给出的参数在场仿真软件中进行建模，模型建立的不准确给DRO的仿真以及后来的调试带来了一定困难。本文使用测试系统对需要的介质谐振器进行的精确的电参数测量，得到了准确的介电常数(εr)、损耗角正切值(tanδ)和谐振频率，为在仿真软件中建立精确的介质谐振器模型提供了条件。 第二是X波段介质振荡器的设计。通过对常用的几种介质振荡器电路结构的分析和比较，最后采用并联反馈式电路结构设计制作工作于X频段三个不同频率点的介质振荡器。本文使用EDA软件进行了仿真优化设计，对设计的过程和方法进行了详细的介绍，此种方法的成功率较高，调试量较小。最后对设计的三个介质振荡器进行了性能测试，提出可以进一步提高性能的措施。 最后是取样锁相介质振荡器的设计。通过对取样锁相环路的调试，最终研制出具有较好相位噪声指标的X波段取样锁相介质振荡器。本文对测试结果进行了分析，与国内外的文献进行比较，提出了能够优化设计和提高相位噪声指标的方法。