CN110190813A - 一种同轴介质振荡器 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种同轴介质振荡器，参考源输出的信号输送至模拟鉴相器，所述模拟鉴相器将参考源信号和功率耦合器反馈信号进行相位比较，所述模拟鉴相器将相位差产生电压输送至环路滤波器，所述环路滤波器将滤波后的信号输送至同轴介质压控振荡器，所述同轴介质压控振荡器对输入信号进行频率调整后输送至所述功率耦合器，所述功率耦合器将信号反馈至模拟鉴相器，同时输出将产生的频率信号经带通滤波器选出所需要的频率信号后输送至功率放大器，所述功率放大器通过输出滤波器滤除多余的杂散与谐波后将信号向外输出。是一种具有高频率纯度、高频率稳定度、低相噪和高抗震性能微波频率源。
Description
技术领域
本发明涉及频率合成和微波振荡源领域，尤其涉及一种小型化、抗震动、低相噪锁相同轴介质振荡器(CDRO)。
背景技术
在微波设备中作为本振源的微波振荡器是系统中关键的核心部件之一。随着通信、数字电视、卫星定位、航空航天、雷达和电子对抗等技术的发展，微波系统对各类信源的要求越来越高。在微波振荡器的各项参数中相位噪声指标非常重要，其性能的优劣会直接影响相位调制系统的性能，对数字通信系统的误码率也有重要影响；而抗震动低相噪的本振源更是尤为重要，目前低相噪锁相介质振荡器(PDRO)特别是机载震动等恶劣环境情况下频率源的相位噪声恶化非常严重。为了解决上述问题，需要增加防震措施和电路结构，从而增加了本振源的体积，同时电路结构复杂可靠性差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是实现一种采用锁相合成介质腔体振荡器技术的同轴介质振荡器。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种同轴介质振荡器，参考源输出的信号输送至模拟鉴相器，所述模拟鉴相器将参考源信号和功率耦合器反馈信号进行相位比较，所述模拟鉴相器将相位差产生电压输送至环路滤波器，所述环路滤波器将滤波后的信号输送至同轴介质压控振荡器，所述同轴介质压控振荡器对输入信号进行频率调整后输送至所述功率耦合器，所述功率耦合器将信号反馈至模拟鉴相器，同时输出将产生的频率信号经带通滤波器选出所需要的频率信号后输送至功率放大器，所述功率放大器通过输出滤波器滤除多余的杂散与谐波后将信号向外输出。
所述同轴介质振荡器的元器件均固定在腔体内，所述腔体开口处通过盖板密封，所述腔体和盖板为铝材。
所述腔体侧面固定有两个SMA接头，两个所述SMA接头分别连接参考源的输入端和输出滤波器的输出端。
所述腔体内并排固定有锁相环电路板和放大滤波电路板，所述放大滤波电路板上固定有参考源、模拟鉴相器和环路滤波器，所述锁相环电路板同轴介质压控振荡器、功率耦合器、带通滤波器、功率放大器和输出滤波器，
所述锁相环电路板和放大滤波电路板之间通过绝缘子内导体传输频率信号和电源供电。
所述同轴介质压控振荡器采用焊接方法安装在锁相环电路板上。
本发明采用锁相合成介质腔体振荡器技术能够弥补了传统PDRO技术的缺点，具有输出频率可通过程序灵活设置、电路结构简单和可靠性高的优点，通过合理电路设计相位噪声可达到或超过PDRO水平，由于采用了介质腔体振荡器，而不在需要DRO必须附带的频率调谐杆，从而具有很好的抗震性能。因此锁相CDRO在抗震低相位噪声微波本振源的应用将更加广泛。
附图说明
下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为抗震低相噪锁相同轴介质振荡器电路原理框图；
图2为抗震低相噪锁相同轴介质振荡器模块实际电路结构示意图；
上述图中的标记均为：11、参考源；12、模拟鉴相器；13、环路滤波器；14、同轴介质压控振荡器；15、功率耦合器；16、带通滤波器；17、功率放大器；18、输出滤波器；20、高Q值薄膜电容；21、锁相环电路板；22、放大滤波电路板；23、腔体；24、SMA接头；25、穿心电容；26、绝缘子内导体；27、螺钉；28、盖板。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
本发明是一种微波频段抗震性能高、低相噪锁相同轴介质振荡器，它是一种由微波同轴介质谐振器制作而成的同轴介质压控振荡器14，采用数字锁相技术控制同轴介质压控振荡器14，从而实现稳频。正是因为使用了同轴介质谐振器而不是介质谐振器，所以它不需要频率调谐杆，具有很好的抗震性能，同时又具有超低的相位噪声，是一种具有高频率纯度、高频率稳定度、低相噪和高抗震性能微波频率源。
抗震低相噪锁相同轴介质振荡器主要由同轴介质压控振荡器14、模拟鉴相器12、环路滤波器13、功率耦合器15、放大器、滤波器和参考源11等组成。采用串联反馈法设计制作超低相位噪声同轴介质压控振荡器14，在电路中采用高Q值薄膜电容20降低相位噪声，通过仿真优化设计环路参数使数字锁相后的CDRO拥有良好的相位噪声性能，同时获得与参考源11相同的频率稳定度。其中同轴介质压控振荡器14、数字鉴相器、环路滤波器13、功率耦合器15和参考源11等组成基本锁相CDRO，它是本专利的核心部分，通过合理微封装电路设计可以使其结构小型化和输出极低相位噪声。输出信号经过带通滤波器16选出高次谐波，再通过高频放大、微带滤波处理后即可达到所需要的频率。基本锁相CDRO的电路板采用陶瓷基板，所需元器件，二极管、三极管、放大器等采用裸芯元件，部分电路工艺采用薄膜电路工艺；抗震低相噪锁相CDRO参数仿真主要由ADS和HFSS等软件仿真得到,针对器件和工艺水平进行电路调整，最终确定数字锁相CDRO的电路结构；参考源11晶体振荡器为恒温晶体振荡器，恒温晶体振荡器相噪低于-160dBc/Hz@1KHz，恒温晶体振荡器频率稳定度小于±1ppm。采用上述方法制作了X波段的抗震低相位噪声的锁相CDRO，测试结果表明其静态相位噪声为-108dBc/Hz@1kHz，-115dBc/Hz@10kHz，震动满足0.08g2/Hz。
抗震低相噪锁相同轴介质振荡器CDRO实际电路结构由锁相环电路板、放大滤波电路板、腔体、SMA接头、穿心电容、绝缘子内导体，螺钉和盖板组成；抗震低相噪锁相同轴介质振荡器CDRO的同轴介质谐振器与高Q值薄膜电容均采用焊接方法安装在电路板上，与周围电路产生震荡，实现产生同轴介质压控振荡器的抗震低相噪高稳定的频率信号；抗震低相噪锁相同轴介质振荡器CDRO的盖板，采用平行封焊工艺技术把盖板与腔体进行密封焊接，具有良好的密封性优点。
如图1抗震低相位噪声锁相同轴介质振荡器原理框图主要由参考源11、模拟鉴相器12、环路滤波器13、同轴介质压控振荡器14、功率耦合器15、带通滤波器16、功率放大器17、输出滤波器18等组成。输入参考源11信号与同轴介质压控振荡器输出的信号经过功率耦合器15反馈信号在模拟鉴相器12中进行相位比较，相位差产生电压经过环路滤波器13滤波后，送入同轴介质压控振荡器14进行频率调整，产生高稳定的频率信号经过功率耦合器15，通过带通滤波器16选出所需要的频率信号，经过功率放大器17达到一定的功率，再通过输出滤波器滤除多余的杂散与谐波，从而输出干净高稳定高频稳定的频率表信号。
抗震低相位噪声锁相同轴介质振荡器内部实际电路结构示意图如图2所示，抗震锁相CDRO主要由锁相环电路板21、放大滤波电路板22、腔体23、SMA接头24、穿心电容25、绝缘子内导体26，螺钉27和盖板28等组成。锁相环电路板21完成同轴介质压控振荡器14与参考信号源的相位比较、锁定、产生高稳定低相噪的频率信号；放大滤波电路板22实现信号倍频和功率放大，并滤除干净的高频频率信号输出；两块电路板均使用FR-4板材，所有使用的电子元器件为贴片元器件。腔体23用于安放各电路板，完成机械固定、信号屏蔽隔离等电磁兼容以及电路散热等功能，材料为硬铝。SMA接头24完成高稳定的参考源信号输入与抗震动低相位噪声锁相CDRO信号的输出，材料为不锈钢镀金。穿心电容25分别用于直流输入和锁定指示信号输出，绝缘子内导体26分别用于两电路板之间传输频率信号和电源供电，螺钉27分别用来固定SMA接头各电路板，盖板28用于密封腔体，采用平行封焊工艺技术把盖板与腔体进行密封焊接。
其中同轴介质压控振荡器14与高Q值薄膜电容20均采用焊接方法安装在锁相环电路板21上，与周围电路产生震荡，实现同轴介质压控振荡器的抗震低相噪的高稳定频率信号。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种同轴介质振荡器，其特征在于：参考源输出的信号输送至模拟鉴相器，所述模拟鉴相器将参考源信号和功率耦合器反馈信号进行相位比较，所述模拟鉴相器将相位差产生电压输送至环路滤波器，所述环路滤波器将滤波后的信号输送至同轴介质压控振荡器，所述同轴介质压控振荡器对输入信号进行频率调整后输送至所述功率耦合器，所述功率耦合器将信号反馈至模拟鉴相器，同时输出将产生的频率信号经带通滤波器选出所需要的频率信号后输送至功率放大器，所述功率放大器通过输出滤波器滤除多余的杂散与谐波后将信号向外输出。
2.根据权利要求1所述的同轴介质振荡器，其特征在于：所述同轴介质振荡器的元器件均固定在腔体内，所述腔体开口处通过盖板密封，所述腔体和盖板为铝材。
3.根据权利要求1或2所述的同轴介质振荡器，其特征在于：所述腔体侧面固定有两个SMA接头，两个所述SMA接头分别连接参考源的输入端和输出滤波器的输出端。
4.根据权利要求3所述的同轴介质振荡器，其特征在于：所述腔体内并排固定有锁相环电路板和放大滤波电路板，所述放大滤波电路板上固定有参考源、模拟鉴相器和环路滤波器，所述锁相环电路板同轴介质压控振荡器、功率耦合器、带通滤波器、功率放大器和输出滤波器。
5.根据权利要求4所述的同轴介质振荡器，其特征在于：所述锁相环电路板和放大滤波电路板之间通过绝缘子内导体传输频率信号和电源供电。
6.根据权利要求5所述的同轴介质振荡器，其特征在于：所述同轴介质压控振荡器采用焊接方法安装在锁相环电路板上。
Priority Applications (1)
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| CN1187268A (zh) * | 1995-04-19 | 1998-07-08 | 艾利森电话股份有限公司 | 在高质量振荡器件中采用负fm反馈的装置和方法 |
| CN102739243A (zh) * | 2012-06-29 | 2012-10-17 | 安徽华东光电技术研究所 | 一种低相位噪音锁相介质振荡器 |
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2019
- 2019-06-04 CN CN201910482014.4A patent/CN110190813A/zh active Pending
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