高性能点频微波振荡器关键技术研究

摘要

振荡器的相位噪声不仅影响接收系统对小信号的分辨能力，还会影响通信中的误码率和载频的跟踪准确度。因此，要提高系统的性能必须降低振荡器的相位噪声。反馈型振荡器由于其结构简单，且振荡电路各部件可以单独设计，易于提高整体电路的性能，而在微波电路中广泛使用。本文研究的反馈型微波振荡器主要由放大器、谐振器和移相器构成。其中放大器用以提供满足振荡所需要的增益条件，谐振器作为回路的选频器件，模拟移相器调节回路相位以满足振荡所需的相位条件。通过Leeson相位噪声模型可以发现，要提高振荡器的相位噪声性能，必须增大谐振器的Q值，或者增加锁频回路，但是后者会导致电路的复杂化，而且会增加成本。本课题通过引入高Q值的谐振器来达到降低振荡器相位噪声的目的，并为鉴频振荡器研究做关键器件准备。
　　本文的研究内容：
　　1.对Leeson相位噪声模型进行推导，并通过该模型分析了影响振荡器相位噪声的因素，从而得出振荡器相位噪声与谐振器Q值、放大器增益和噪声系数的关系；
　　2.按反馈型电路的构成，分别设计了放大器、移相器和圆柱腔体谐振器。其中放大器采用低相位噪声放大器设计，利用异质结双极型晶体管代替传统X波段高电子转移率场效应晶体管以降低放大器相位噪声。谐振元件采用圆柱腔体谐振器，这种谐振器加工简单，而且具有非常高的Q值，能显著降低振荡器的相位噪声。移相器采用的是电调反射式移相器，这种形式的移相器具有较大的调谐范围。
　　3.研究了级联电路调试过程中所遇到的问题，并提出相应的改进方法。
　　最后，设计了 X波段的高性能点频微波振荡器，并通过实验结果对振荡器进行分析。

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 低相位噪声技术的发展

1.3 本文的主要工作

第二章 振荡器的基本理论

2.1 振荡条件

2.2 相位噪声

2.3 振荡器中放大器的分析

2.4圆柱腔体谐振器的分析

第三章 移相器的设计基础

3.1 移相器的种类

3.2 变容二极管的分析

3.3 反射式模拟移相器的分析

第四章 振荡器的设计

4.1 振荡器总体设计考虑

4.2 放大器的设计

4.3 模拟移相器的设计

4.4 圆柱腔体谐振器的设计

第五章 测试结果及其分析

5.1 分离部件的测试

5.2 级联电路的测试

5.3 测试结果分析

第六章 结论

致谢

参考文献

硕士期间取得的研究成果