一种高频点高稳定低噪声恒温晶体振荡器的制造方法

文档序号:7546125阅读:272来源:国知局
一种高频点高稳定低噪声恒温晶体振荡器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种高频点高稳定低噪声恒温晶体振荡器,包括高稳定恒温晶振电路、锁相电路、超低噪音恒温晶振电路和信号倍增放大滤波电路;所述高稳定恒温晶振电路和超低噪音恒温晶振电路分别与锁相电路电性连接,锁相电路用高稳定恒温晶振电路锁超低噪音恒温晶振电路;所述信号倍增放大滤波电路设有输入端和高频输出端,输入端与超低噪音恒温晶振电路电性连接。本发明结构简单、合理,频点可以到达400MHz,噪声小、隔离度高、频谱纯、使用效果好、避免了相位漂移。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及晶体振荡器【技术领域】,特别是一种高频点高稳定低噪声恒温晶体振荡 器。 一种高频点高稳定低噪声恒温晶体振荡器

【背景技术】
[0002] 目前频率倍增器多采用有源器件,使晶体管工作在非线性区,将激励信号变成电 流脉冲,这样便产生了多次谐波。然后通过选频回路,选出所需要的谐波,以达到倍频的目 的。这种倍频器主要的缺点是:将激励信号变成电流脉冲,产生多次谐波,能量分散,所选的 倍频信号较弱,信噪比低;为了获得较小的导通角,晶体管要求有足够的反向偏压,对元器 件的要求较高。由于晶体管工作在非线性区,要保证集电极电流脉冲足够大,以产生丰富的 谐波,就要加大交流激励电压,这种激励信号的功率要求高。高频点恒温晶振目前大多采用 低频点恒温晶振锁VC0或压控晶振。通过低频点恒温晶振控制VC0或压控晶振,达到高稳 定高频点输出。这种方式锁出来的频点容易失锁、相位噪声较差、抖动较大。


【发明内容】

[0003] 本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足,而提供一种结构简单、合理,频 点可以到达400MHz,噪声小、隔离度高、频谱纯、使用效果好、避免了相位漂移的高频点高稳 定低噪声恒温晶体振荡器。
[0004] 本发明的目的是这样实现的: 一种高频点高稳定低噪声恒温晶体振荡器,其特征是,包括高稳定恒温晶振电路、锁相 电路、超低噪音恒温晶振电路和信号倍增放大滤波电路;所述高稳定恒温晶振电路和超低 噪音恒温晶振电路分别与锁相电路电性连接,锁相电路用高稳定恒温晶振电路锁超低噪音 恒温晶振电路;所述信号倍增放大滤波电路设有输入端和高频输出端,输入端与超低噪音 恒温晶振电路电性连接。
[0005] 本发明的目的还可以采用以下技术措施解决: 作为更具体的一种方案,所述高稳定恒温晶振电路包括第一晶体、第一高精密恒温槽 和用于使第一晶体产生频率的皮尔斯三极管振荡电路,第一晶体设置在第一高精密恒温槽 中、并与皮尔斯三极管振荡电路电性连接。所述皮尔斯三极管振荡电路中构成有用于产生 抑制泛音晶体的B模频率的B模抑制网络,以及构成有用于抑制泛音晶体谐波频率的C模 抑制网络,从而起到抑制网络起到抑制不需要频率的作用,把不需要的基频频率,泛音频率 抑制。第一高精密恒温槽用于把晶体恒温在固定的温度点,温度波动小于〇. 〇l°C。
[0006] 所述超低噪音恒温晶振电路包括第二晶体、第二高精密恒温槽和用于使第二晶体 产生频率的皮尔斯门振荡电路,第二晶体设置在第二高精密恒温槽中、并与皮尔斯门振荡 电路电性连接。所述皮尔斯门振荡电路中设有相角补偿电容,起到满足零相位平衡条件,另 夕卜,构成有谐波抑制网络,以及设置有可将振荡器的频率校回到谐振器的标称频率的电容。 还有,皮尔斯门振荡电路中设有反相器以及对应该反相器而设的反馈电阻,反馈电阻将反 相器偏置在线性区内,以便反相器的输入阻抗与晶体匹配。
[0007] 所述锁相电路为PLL锁相电路,该电路设置有单片机和鉴相器,高稳定恒温晶振 电路和超低噪音恒温晶振电路分别与PLL锁相电路的鉴相器电性连接。
[0008] 所述信号倍增放大滤波电路包括依次电性连接的第一倍频电路、第一带通滤波电 路、第一放大电路、第二带通滤波电路、第二倍频电路、第二放大电路、第三滤波电路、整形 匹配电路和高频输出端。
[0009] 所述第一倍频电路和第二倍频电路均为设有无源倍频器的无源倍频电路。
[0010] 所述第一放大电路和第二放大电路均设有低噪声放大器。
[0011] 本发明的有益效果如下: (1) 此款高频点高稳定低噪声恒温晶体振荡器,其频点可以到达400MHz,可以通过更改 无源倍频器的倍频数、带通滤波电路扩展到600MH Z、900MHZ、lGHz ; (2) 带倍频器和带通滤波器都属于无源器件,可以看出具有设计合理、模块化、结构简 单、噪声小、隔离度高、频谱纯、使用效果好、避免了相位漂移等优点; (3) 此款高频点高稳定低噪声恒温晶体振荡器采用恒温晶振当VC0,频率稳定度高,老 化小,相噪好; (4) 此款高频点高稳定低噪声恒温晶体振荡器将高稳定10MHz恒温晶振锁超低相噪声 100MHz恒温晶振,再将100MHz频率倍增到400MHz ; (5) 该发明采用无源倍频器件,克服以往倍频的弊端,具有噪声系数小、隔离度高;采 用高稳10MHz恒温晶振锁超低噪声100MHz恒温晶振,具有高稳定、低老化、低相噪的特点, 100MHz恒温晶振采用皮尔斯门振荡电路,具有低噪声、低抖动的特点;10MHz恒温晶振采用 皮尔斯三极管振荡电路,具有低老化高稳定的特点。

【专利附图】

【附图说明】
[0012] 图1为本发明电路组成框图。
[0013] 图2为图1中信号倍增放大滤波电路原理图。
[0014] 图3为图1中高稳定恒温晶振电路原理图。
[0015] 图4为图1中锁相电路原理图。
[0016] 图5为图1中超低噪音恒温晶振电路原理图。

【具体实施方式】
[0017] 下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述: 参见图1-图5所示,一种高频点高稳定低噪声恒温晶体振荡器,包括高稳定恒温晶振 电路21、锁相电路22、超低噪音恒温晶振电路23和信号倍增放大滤波电路10 ;所述高稳定 恒温晶振电路21和超低噪音恒温晶振电路23分别与锁相电路22电性连接,锁相电路22 用高稳定恒温晶振电路21锁超低噪音恒温晶振电路23 ;所述信号倍增放大滤波电路10设 有输入端33和高频输出端32,输入端33与超低噪音恒温晶振电路23电性连接。
[0018] 见图3所示,所述高稳定恒温晶振电路21包括第一晶体XI、第一高精密恒温槽和 用于使第一晶体XI产生频率的皮尔斯三极管振荡电路40,第一晶体XI设置在第一高精密 恒温槽中、并与皮尔斯三极管振荡电路40电性连接。所述第一晶体XI为JZT84S106U3V18 晶体。所述的皮尔斯三极管振荡电路中C11和L2串联构成B模抑制网络,产生抑制泛音晶 体的B模频率;电感L3和电容CIO并联构成C模抑制网络,产生抑制泛音晶体谐波频率。 精密的恒温槽把晶体恒温在固定的温度点,温度波动小于〇.ore ;抑制网络起到抑制不需 要频率的作用,把不需要的基频频率,泛音频率抑制。
[0019] 所述超低噪音恒温晶振电路23包括第二晶体X2、第二高精密恒温槽和用于使第 二晶体X2产生频率的皮尔斯门振荡电路,第二晶体X2设置在第二高精密恒温槽中、并与皮 尔斯门振荡电路电性连接。所述第二晶体X2为JZT55S107U3V10晶体。所述的皮尔斯门振 荡电路中CS为相角补偿电容,起到满足零相位平衡条件。C1和C2为谐波抑制网络,电容 CL可将振荡器的频率校回到谐振器的标称频率。R1是反相器U1的反馈电阻,它将反相器 偏置在线性区内,以便反相器的输入阻抗与晶体匹配。
[0020] 上述第一高精密恒温槽和第二高精密恒温槽图中均未示出。
[0021] 所述锁相电路22为PLL锁相电路,该电路设置有单片机20和鉴相器,高稳定恒温 晶振电路21和超低噪音恒温晶振电路23分别与PLL锁相电路22的鉴相器电性连接。所 述单片机20的型号为12F629,鉴相器的型号为LMX2306。
[0022] 所述信号倍增放大滤波电路10包括依次电性连接的第一倍频电路24、第一带通 滤波电路25、第一放大电路26、第二带通滤波电路27、第二倍频电路28、第二放大电路29、 第三滤波电路30、整形匹配电路31和高频输出端32。
[0023] 所述第一倍频电路24和第二倍频电路28均为设有无源倍频器的无源倍频电路。 无源倍频器型号为AMK-2-13。
[0024] 所述第一放大电路26和第二放大电路29均设有低噪声放大器。所述低噪声放大 器的型号为UPC2771TB。
[0025] 所述第三滤波电路30设有型号为HDF398A的介质滤波器。
[0026] 所述整形匹配电路31为Π 型阻抗匹配网络电路,该电路具有匹配输出与输入匹 配的作用,加强输出带负载的能力。
[0027] 其工作原理是:高稳定恒温晶振电路21产生高稳定的10MHz信号后通过PLL锁相 电路锁超低噪音恒温晶振电路23所产生的100MHz信号(高稳定的10MHz恒温晶振老化< 0. 5ppb温度特性< 5ppb ;超低噪声恒温晶振100MHz信号相位噪声ΙΟΟΚΗζ优于-170dBc/ Hz、ΙΚΗζ优于-158dBc/Hz)。锁定的高稳定超低噪声100MHz信号输入第一倍频电路24,该信 号在第一倍频电路24中经无源倍频器(AMK-2-13)处理后,在无源倍频器(AMK-2-13)的输 出端得到一个200MHz的正弦波信号。所述PLL锁相电路由单片机12F629型号芯片和鉴相 器LMX2306型号芯片组成,10MHz标准频率由LMX2306型号芯片第8脚(PL0脚)输入,100MHz 频率信号由LMX2306型号芯片第6脚(CP0脚)输入,10MHz频率和100MHz频率在LMX2306 型号芯片进行分频、比较。从LMX2306型号芯片第二脚输出一个误差电压,经环路滤波器滤 掉高频成分后,输出一个直流信号调制100MHz晶振的变容二极管,从而调制100MHz的频 率,保持ω?=ω〇,两个信号的相位误差为Φ (常数),环路锁定。
[0028] 200MHz的正弦波信号通过200MHzLC第一带通滤波电路25后,滤掉基频信号 100MHz和高次谐波。经过第一带通滤波电路25后的200MHz信号进入第一放大电路26并 经过该第一放大电路26中的低噪声放大器(UPC2771TB)放大,放大的后的200MHz信号再 次通过200MHzLC第二带通滤波电路27。
[0029] 在第二带通滤波电路27输出的200MHz正弦波信号进入第二倍频电路28的无源 倍频器(AMK-2-13),在无源倍频器的输出端得到400MHz正弦波信号,400MHz的信号通过 400MHzLC带通滤波器及第二放大电路29,滤掉200MHz的信号和高次滤波,通过400MHzl 带通滤波器的400MHz信号进入第二放大电路29中低噪声放大器(UPC2771TB)放大,输出 一个lOdbm左右正弦波信号,10dBm信号进入第三滤波电路中介质滤波器(HDF398A)滤掉 100MHz、200MHz信号和高次滤波。经过介质滤波器的400MHz信号经过整形匹配电路31(Π 型阻抗匹配网络电路)后与高频输出端32连接。
【权利要求】
1. 一种高频点高稳定低噪声恒温晶体振荡器,其特征是,包括高稳定恒温晶振电路 (21)、锁相电路(22)、超低噪音恒温晶振电路(23)和信号倍增放大滤波电路(10); 所述高稳定恒温晶振电路(21)和超低噪音恒温晶振电路(23)分别与锁相电路(22)电 性连接,锁相电路(22)用高稳定恒温晶振电路(21)锁超低噪音恒温晶振电路(23); 所述信号倍增放大滤波电路(10)设有输入端(33)和高频输出端(32),输入端(33)与 超低噪音恒温晶振电路(23)电性连接。
2. 根据权利要求1所述高频点高稳定低噪声恒温晶体振荡器,其特征是,所述高稳定 恒温晶振电路(21)包括第一晶体(XI)、第一高精密恒温槽和用于使第一晶体(XI)产生频 率的皮尔斯三极管振荡电路(40 ),第一晶体(XI)设置在第一高精密恒温槽中、并与皮尔斯 三极管振荡电路(40)电性连接。
3. 根据权利要求1所述高频点高稳定低噪声恒温晶体振荡器,其特征是,所述超低噪 音恒温晶振电路(23)包括第二晶体(X2)、第二高精密恒温槽和用于使第二晶体(X2)产生 频率的皮尔斯门振荡电路,第二晶体(X2)设置在第二高精密恒温槽中、并与皮尔斯门振荡 电路电性连接。
4. 根据权利要求1所述高频点高稳定低噪声恒温晶体振荡器,其特征是,所述锁相电 路(22)为PLL锁相电路(22),该电路设置有单片机(20)和鉴相器,高稳定恒温晶振电路 (21)和超低噪音恒温晶振电路(23)分别与PLL锁相电路(22)的鉴相器电性连接。
5. 根据权利要求1所述高频点高稳定低噪声恒温晶体振荡器,其特征是,所述信号倍 增放大滤波电路(10)包括依次电性连接的第一倍频电路(24)、第一带通滤波电路(25)、第 一放大电路(26 )、第二带通滤波电路(27 )、第二倍频电路(28 )、第二放大电路(29 )、第三滤 波电路(30)、整形匹配电路(31)和高频输出端(32)。
6. 根据权利要求5所述高频点高稳定低噪声恒温晶体振荡器,其特征是,所述第一倍 频电路(24)和第二倍频电路(28)均为设有无源倍频器的无源倍频电路。
7. 根据权利要求5所述高频点高稳定低噪声恒温晶体振荡器,其特征是,所述第一放 大电路(26 )和第二放大电路(29 )均设有低噪声放大器。
【文档编号】H03L1/04GK104052465SQ201410297001
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年6月28日 优先权日:2014年6月28日
【发明者】邱学文 申请人:广东圣大电子有限公司
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