一种超小体积低相噪梳状谱发生器的制作方法

1.本发明涉及梳状谱发生器技术领域，具体涉及一种超小体积低相噪梳状谱发生器。


背景技术：

2.梳状谱发生器是将输入信号得到其n（n=1，2，3，
…
）次谐波并进行同时输出的频率合成器，丰富的各次谐波谱线像一把梳子的梳齿，因此将此类频率合成器称为梳状谱发生器。
3.21世纪以来，随着电子技术的飞速发展，汽车上电子系统的使用也日益广泛，汽车电子占整车成本的比例越来越大、在整车中的地位越来越重要。随着智能化汽车的发展，在未来的智能汽车、自动驾驶时代，信息与通信技术（ict）将会是智能汽车产业越来越关键的技术，卓越的智能汽车需要卓越的ict，卓越的ict需要高性能的信号源（也称频率源），因此，梳状谱发生器作为一种高性能信号源，会越来越多的应用在高性能智能汽车上，由于智能汽车上的电子设备多且整个汽车的空间有限，故为了满足占据空间小，且不受到其他电子设备的影响而正常工作的目的，急需设计一种超小体积且具有低相噪的梳状谱发生器。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的上述不足，本发明要解决的技术问题是：如何提供一种占据空间小，且不易受到其他电子设备的影响而保持正常工作的超小体积且具有低相噪的梳状谱发生器。
5.为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种超小体积低相噪梳状谱发生器，包括一体化壳体和电路模块，所述一体化壳体包括底板、墙体和金属盖体，所述底板由多层陶瓷和金属浆料烧制而成，以使得所述底板具有电连接功能，在所述一体化壳体的底部烧制有三个焊盘，且三个所述焊盘分别作为信号输入端口、信号输出端口和电源输入端口，其中信号输入端口和信号输出端口的匹配阻抗均为50欧。
6.优选的，所述陶瓷为高温共烧陶瓷或低温共烧陶瓷；所述墙体为金属墙体或陶瓷墙体，且所述陶瓷墙体为高温共烧陶瓷墙体或低温共烧陶瓷墙体。
7.优选的，所述电路模块包括供电电路、信号放大电路、匹配电路和梳妆谱产生电路，所述供电电路分别与所述电源输入端口和所述信号放大电路连接，以为所述信号放大电路供电，所述信号放大电路的输入端与所述信号输入端口连接，所述信号放大电路的输出端与所述匹配电路的输入端连接，所述匹配电路的输出端与所述梳妆谱产生电路的输入端连接，所述梳妆谱产生电路的输出端与所述信号输出端口连接。
8.优选的，所述信号输入端口通过第一隔直电容c1与所述信号放大电路的输入端连接，且所述信号放大电路的输出端通过第二隔直电容c2与所述匹配电路的输入端连接。
9.优选的，所述供电电路包括电源端、电容c3、电容c4和电感l1，所述电容c3的一端与所述电源端连接，所述电容c3的另一端接地，所述电容c4的一端与所述电源端连接，所述电容c4的另一端接地，所述电感l1的一端与所述电源端连接，所述电感l1的另一端与所述信号放大电路的输出端连接。
10.优选的，所述匹配电路包括电感l2、电容c5、电感l3、电感l4和电容c6，所述电感l2的一端与所述第二隔直电容c2连接，所述电感l2的另一端接地，所述电容c5的一端与所述第二隔直电容c2连接，所述电容c5的另一端接地，所述电感l3的一端与所述第二隔直电容c2连接，所述电感l3的另一端同时与所述电容c6的一端和所述电感l4的一端连接，所述电容c6的另一端接地，所述电感l4的另一端与所述梳妆谱产生电路连接。
11.优选的，所述梳妆谱产生电路包括阶跃二极管d1，所述阶跃二极管d1的阴极接地，所述阶跃二极管d1的阳极同时与所述匹配电路和所述信号输出端口连接。
12.优选的，所述电容c3、所述电容c4、所述电容c5、所述电容c6、所述电感l1和所述电感l2为贴片器件，所述第一隔直电容c1、所述第二隔直电容c2、所述阶跃二极管d1和所述信号放大电路均为裸芯片，所述电感l3和所述电感l4均由铜芯漆包线绕制的空心线圈形成。
13.优选的，所述信号放大电路为硅基放大器或三极管。
14.优选的，所述信号放大电路的1db压缩点大于22dbm。
15.与现有技术相比，本发明具有以下优点：1、本方案的梳状谱发生器采用htcc（高温共烧陶瓷）或者ltcc（低温共烧陶瓷）的一体化陶瓷壳体，无引针，采用底部焊盘作为输入输出端口，体积上可以小至9mm*9mm*1.8mm，占据空间小，相噪低至相对于理论值恶化仅0.6db，故本方案的梳状谱发生器不易受到其他电子设备的影响而保持正常工作。
16.2、本方案电路模块中仅电容c3、电容c4、电容c5、电容c6、电感l1和电感l2为贴片器件，第一隔直电容c1、第二隔直电容c2、阶跃二极管d1和信号放大电路均为裸芯片，电感l3和电感l4均由铜芯漆包线绕制的空心线圈形成部分，由此可以使得整个电路模块的体积更小，从而使得整个梳状谱发生器的体积也更小。
17.3、本发明电感l3和电感l4由铜芯漆包线绕制的空心线圈形成，适用的输入信号频率较宽泛，本发明可以覆盖5mhz~400mhz的参考输入信号，只需变换贴片电容的容值以及漆包线绕制的空心线圈的电感值即可。
[0018] 4、本发明的梳状谱发生器可以直接将输入信号倍频得到100倍以上高质量多谱线输出信号，可以实现倍频后相位噪声只相对理论值恶化小于3db的优异相位噪声。
附图说明
[0019]
图1为本发明超小体积低相噪梳状谱发生器的结构示意图；图2为本发明超小体积低相噪梳状谱发生器中电路模块的连接框图；图3为本发明超小体积低相噪梳状谱发生器中电路模块的电路图；图4为采用本发明超小体积低相噪梳状谱发生器产生的输出性能测试图（信号分析仪e5052b滤取10ghz信号进行测试，参考输入为100mhz的晶振，晶振相位噪声为-155dbc/hz@1khz）。
[0020]
附图标记说明：金属盖体1、墙体2、底板3。
具体实施方式
[0021]
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
[0022]
如附图1所示，一种超小体积低相噪梳状谱发生器，包括一体化壳体和电路模块，一体化壳体包括底板3、墙体2和金属盖体1，底板3的尺寸为9mm*9mm*1.8mm，底板3由多层陶瓷和金属浆料烧制而成，以使得底板3具有电连接功能，在一体化壳体的底部除大面积地焊盘以外，还烧制有三个焊盘，且三个焊盘分别作为信号输入端口、信号输出端口和电源输入端口，金属盖体1便于与有镀层的墙体接触面进行平行缝焊或者激光焊；其中，信号输入端口和信号输出端口的匹配阻抗均为50欧，以满足射频信号完整性传输的技术要求。
[0023]
在本实施例中，陶瓷为高温共烧陶瓷或低温共烧陶瓷；墙体2为金属墙体或陶瓷墙体，且陶瓷墙体为高温共烧陶瓷墙体或低温共烧陶瓷墙体。
[0024]
如附图2所示，在本实施例中，电路模块包括供电电路、信号放大电路、匹配电路和梳妆谱产生电路，供电电路仅需给信号放大电路供电，其余部分为无源器件，供电电路分别与电源输入端口和信号放大电路连接，以为信号放大电路供电，信号放大电路的输入端与信号输入端口连接，信号放大电路的输出端与匹配电路的输入端连接，匹配电路的输出端与梳妆谱产生电路的输入端连接，梳妆谱产生电路的输出端与信号输出端口连接，具体的，输入信号从信号输入端口进入，经过由电源输入端口供电的信号放大电路中的低噪声放大器放大以后，再经匹配电路去激励阶跃二极管产生梳状谱线，最后从信号输出端口输出。
[0025]
如附图3所示，在本实施例中，信号输入端口通过第一隔直电容c1与信号放大电路的输入端连接，且信号放大电路的输出端通过第二隔直电容c2与匹配电路的输入端连接。
[0026]
在本实施例中，供电电路包括电源端、电容c3、电容c4和电感l1，电容c3的一端与电源端连接，电容c3的另一端接地，电容c4的一端与电源端连接，电容c4的另一端接地，电感l1的一端与电源端连接，电感l1的另一端与信号放大电路的输出端连接。
[0027]
在本实施例中，匹配电路包括电感l2、电容c5、电感l3、电感l4和电容c6，电感l2的一端与第二隔直电容c2连接，电感l2的另一端接地，电容c5的一端与第二隔直电容c2连接，电容c5的另一端接地，电感l3的一端与第二隔直电容c2连接，电感l3的另一端同时与电容c6的一端和电感l4的一端连接，电容c6的另一端接地，电感l4的另一端与梳妆谱产生电路连接。
[0028]
在本实施例中，梳妆谱产生电路包括阶跃二极管d1，阶跃二极管d1的阴极接地，阶跃二极管d1的阳极同时与匹配电路和信号输出端口连接。
[0029]
在本实施例中，电容c3、电容c4、电容c5、电容c6、电感l1和电感l2为贴片器件，第一隔直电容c1、第二隔直电容c2、阶跃二极管d1和信号放大电路均为裸芯片，电感l3和电感l4均由铜芯漆包线绕制的空心线圈形成。
[0030]
在本实施例中，信号放大电路为硅基放大器或三极管。
[0031]
在本实施例中，信号放大电路的1db压缩点大于22dbm。如此才能获得较大的信号幅度去激励阶跃二极管d1，以此获得谱线丰富、功率大、相位噪声低的高品质梳状谱输出。
[0032]
本发明中，信号链路的传输线需要根据陶瓷介电常数计算传输线宽，将信号传输线设计为50ω阻抗。
[0033]
本发明中，按照此方案进行设计的梳状谱发生器可以覆盖任何频率的输入频段，
改变铜芯漆包线绕线的空心线圈的大小进行不同频率的匹配，本发明附图4中输出实例的陶瓷底板3绘图只能实现覆盖5mhz～400mhz的输入信号。
[0034]
本发明中，采用相噪达到-155 dbc/hz＠1khz的100mhz晶振作为参考，将参考信号输入本发明的梳状谱发生器，得到梳状谱，附图4为梳状谱输出的10ghz信号的相噪曲线，根据100mｈｚ输入信号的相噪可知，倍频到10ghz的理论相噪为-115dbc/hz＠1khz，与实际输出仅1dbc的差距，因此整个梳状谱发生器在如此低相噪的系统中仅附加恶化了2.1db，性能优异。
[0035]
与现有技术相比，本发明具有以下优点：本方案的梳状谱发生器采用htcc（高温共烧陶瓷）或者ltcc（低温共烧陶瓷）的一体化陶瓷壳体，无引针，采用底部焊盘作为输入输出端口，体积上可以小至9mm*9mm*1.8mm，占据空间小，相噪低至相对于理论值恶化仅0.6db，故本方案的梳状谱发生器不易受到其他电子设备的影响而保持正常工作。本方案电路模块中仅电容c3、电容c4、电容c5、电容c6、电感l1和电感l2为贴片器件，第一隔直电容c1、第二隔直电容c2、阶跃二极管d1和信号放大电路均为裸芯片，电感l3和电感l4均由铜芯漆包线绕制的空心线圈形成部分，由此可以使得整个电路模块的体积更小，从而使得整个梳状谱发生器的体积也更小。本发明电感l3和电感l4由铜芯漆包线绕制的空心线圈形成，适用的输入信号频率较宽泛，本发明可以覆盖5mhz~400mhz的参考输入信号，只需变换贴片电容的容值以及漆包线绕制的空心线圈的电感值即可。本发明的梳状谱发生器可以直接将输入信号倍频得到100倍以上高质量多谱线输出信号，可以实现倍频后相位噪声只相对理论值恶化小于3db的优异相位噪声。
[0036]
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。