一种低相噪蓝宝石微波振荡器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种微波振荡器。更具体地，涉及一种低相噪蓝宝石微波振荡器。
【背景技术】
[0002]低相噪、高稳定度的微波频率源被广泛的应用与雷达、通信计量等领域。传统的微波源一般是通过晶振的多次倍频而得，但随着倍频次数的增加，相噪(短期稳定性)会越来越大，也就是说相噪会随着载波频率的增加而增加。低温(4k)蓝宝石微波频率源具有极低的相位噪声(在X波段，<-160dBc/Hzil0kHz)和优异的短期稳定度(〈1E-15@ls)。采用蓝宝石高Q滤波器形成的微波源能够在高频产生极低的相位噪声，比通过晶体振荡器多次倍频获得的高频信号具有更高的指标。但由于低温设备需要较高的维护成本、且体积庞大，目前只适用于实验室环境。常温下能够正常运行的蓝宝石微波频率源有着重要的应用前景和广阔的应用领域，由于无需采用低温液氦设备，具有较低的成本和简单的结构，且维护方便。但蓝宝石谐振腔的不足之处在于蓝宝石晶体的介电常数随温度变化，使得蓝宝石谐振腔的温度系数很高，而且蓝宝石的介电常数随温度的漂移比较大，因此，谐振腔的温漂系数比较大(50KHz-70KHz)，这些会影响蓝宝石谐振腔的长期稳定性。Μ.E.Tobar等人采用蓝宝石高Q谐振腔形成振荡回路，在输出频率为9GHz时获得了 -124dBc/HZ@lkHZ的低相噪(Low Noise 9-GHz Sapphire Resonator Oscillator with ThermoelectricTemperature Stabilizat1n at 300Kelvin, IEEE Microwave and Guided WaveLetters, Vol.5，N0.4，1995)。M.E.Tobar等人采用常压热电控制方式即在非真空情况下进行控温，能够获得较好的控温精度。但还是不能满足需要，因此需要提供一种具有低相噪的蓝宝石微波振荡器。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是提供一种能够在室温下获得稳定、低噪声的高频微波信号的蓝宝石微波振荡器，该振荡器在中远端的相噪远远高于通过晶振倍频所达到的指标。
[0004]为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案:
[0005]一种低相噪蓝宝石微波振荡器，包括:混频器、低通滤波器、功率探测器、积分电路、压控移相器、手动移相器、微波放大器、功率耦合器、微波环行器、蓝宝石滤波器、温度控制电路，其中蓝宝石滤波器包括:真空罩、加热丝13、金属屏蔽腔、蓝宝石晶体、真空维持组件。
[0006]蓝宝石滤波器的B端口与压控移相器的B端口连接，然后通过压控移相器的C端口与手动移相器的A端口连接，再通过手动移相器的B端口与微波放大器的A端口连接，微波放大器的B端口与微波环行器的A端口连接，微波环行器的B端口再与蓝宝石滤波器的A端口连接形成一个振荡回路。微波环行器的C端口与混频器的A端口连接，然后通过混频器的B端口与低通滤波器的A端口连接，再通过低通滤波器的B端口与功率探测器的A端口连接，功率探测器的B端口与积分电路的端口连接，然后积分电路的B端口与压控移相器的A端口连接，形成压控稳频回路。蓝宝石滤波器中，加热组件通过真空胶固定在金属屏蔽腔的外壁的凹槽内，金属屏蔽腔的外壁上放置热敏电阻，蓝宝石晶体通过螺栓紧固的方式固定在金属屏蔽腔的底盖上，金属屏蔽腔通过螺栓固定在真空罩内。蓝宝石滤波器的C端口与温度控制电路连接，形成控温闭合回路。
[0007]优选地，所述加热组件为电加热丝。
[0008]使用时，首先确定所设计的微波频率的输出频率，据此选择相同频率的混频器1、功率探测器3、压控移相器5、手动移相器6、微波放大器7、功率耦合器8、微波环行器9、蓝宝石滤波器10。首先对蓝宝石滤波器10进行除气、排气处理，然后采用真空泵组进行抽气，进入10E-4Pa后，关闭真空泵组，启动真空维持组件维持真空罩内的高真空度。按照上述顺序进行各零部件连接，第一步设置控温闭合回路的温度平衡点。第二步调节手动移相器6的相位值，在输出端口 8C处能够观察到微波信号。第三步调节压控移相器的偏置电压，通过输出端口 8C处测试的相位噪声大小来确定调节是否到位。完成以上步骤后，该系统即能够输出稳定、低相噪的微波信号。
[0009]本发明的有益效果如下:
[0010]本发明一种低相噪蓝宝石微波振荡器，能够在室温下获得稳定、低相噪的高频微波信号，其在中远端的相噪远远高于通过晶振倍频所到达的指标。
【附图说明】
[0011]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步详细的说明。
[0012]图1示出本发明的结构框图。
[0013]图2示出本发明的蓝宝石滤波器的结构示意图。
【具体实施方式】
[0014]为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
[0015]如图1、图2所示，一种低相噪蓝宝石微波振荡器，包括:混频器1、低通滤波器2、功率探测器3、积分电路4、压控移相器5、手动移相器6、微波放大器7、功率耦合器8、微波环行器9、蓝宝石滤波器10、温度控制电路11，其中蓝宝石滤波器10包括:真空罩12、加热丝13、金属屏蔽腔14、蓝宝石晶体15、真空维持组件16。
[0016]蓝宝石滤波器10的B端口与压控移相器5的B端口连接，然后通过压控移相器5的C端口与手动移相器6的A端口连接，再通过手动移相器6的B端口与微波放大器7的A端口连接，微波放大器7的B端口与微波环行器9的A端口连接，微波环行器9的B端口再与蓝宝石微波腔3的A端口连接形成一个振荡回路。微波环行器9的C端口与混频器I的A端口连接，然后通过混频器I的B端口与低通滤波器2的A端口连接，再通过低通滤波器2的B端口与功率探测器3的A端口连接，功率探测器3的B端口与积分电路的A端口连接，然后积分电路的B端口与压控移相器5的A端口连接，形成压控稳频回路。蓝宝石滤波器10中，电加热丝13通过真空胶固定在金属屏蔽腔14的外壁的凹槽内，金属屏蔽腔14的外壁上放置热敏电阻，蓝宝石晶体15通过螺栓紧固的方式固定在金属屏蔽腔14的底盖上，金属屏蔽腔14通过螺栓固定在真空罩12内。蓝宝石滤波器10的C端口与温度控制电路11连接，形成控温闭合回路。控温电路的控温点一般在40?60度之间。
[0017]使用时，首先确定所设计的微波频率的输出频率，据此选择相同频率的混频器1、功率探测器3、压控移相器5、手动移相器6、微波放大器7、功率耦合器8、微波环行器9、蓝宝石滤波器10。首先对蓝宝石滤波器10进行除气、排气处理，然后采用真空泵组进行抽气，进入10E-4Pa后，关闭真空泵组，启动真空维持组件维持真空罩内的高真空度。按照上述顺序进行各零部件连接，第一步设置控温闭合回路的温度平衡点。第二步调节手动移相器6的相位值，在输出端口 8C处能够观察到微波信号。第三步调节压控移相器的偏置电压，通过输出端口 8C处测试的相位噪声大小来确定调节是否到位。完成以上步骤后，该系统即能够输出稳定、低相噪的微波信号。本实例中在输出9.2GHz时，频偏在IkHz时相噪(105dBc/Hz,频偏在1kHz时相噪达到彡125dBc/Hz。
[0018]显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
【主权项】
1.一种低相噪蓝宝石微波振荡器，其特征在于:包括混频器(I)、低通滤波器(2)、功率探测器(3)、积分电路(4)、压控移相器(5)、手动移相器￠)、微波放大器(7)、功率耦合器(8)、微波环行器(9)、蓝宝石滤波器(10)、温度控制电路(11)，其中蓝宝石滤波器(10)包括:真空罩(12)、加热组件(13)、金属屏蔽腔(14)、蓝宝石晶体(15)、真空维持组件(16); 蓝宝石微波腔(10)的B端口与压控移相器(5)的B端口连接，然后通过压控移相器(5)的C端口与手动移相器(6)的A端口连接，再通过手动移相器(6)的B端口与微波放大器(7)的A端口连接，微波放大器(7)的B端口与微波环行器(9)的A端口连接，微波环行器(9)的B端口再与蓝宝石微波腔3的A端口连接形成一个振荡回路； 微波环行器(9)的C端口与混频器(I)的A端口连接，然后通过混频器(I)的B端口与低通滤波器(2)的A端口连接，再通过低通滤波器(2)的B端口与功率探测器(3)的A端口连接，功率探测器⑶的B端口与积分电路(4)的A端口连接，然后积分电路(4)的B端口与压控移相器(5)的A端口连接，形成压控稳频回路； 蓝宝石滤波器(10)中，加热组件(13)通过真空胶固定在金属屏蔽腔(14)的外壁的凹槽内，金属屏蔽腔(14)的外壁上放置热敏电阻，蓝宝石晶体(15)通过螺栓紧固的方式固定在金属屏蔽腔(14)的底盖上，金属屏蔽腔(14)通过螺栓固定在真空罩(12)内，蓝宝石滤波器(10)的C端口与温度控制电路(11)连接，形成控温闭合回路；真空维持组件(16)用于保持真空罩(12)内的真空度。2.根据权利要求1所述的一种低相噪蓝宝石微波振荡器，其特征在于:所述加热组件(13)为电加热丝。3.根据权利要求1所述的一种低相噪蓝宝石微波振荡器，其特征在于:所述真空维持组件(16)能够保证真空罩(12)内的真空度为10E-4Pa。
【专利摘要】本发明公开一种低相噪蓝宝石微波振荡器，包括：混频器、低通滤波器、功率探测器、积分电路、压控移相器、手动移相器、微波放大器、功率耦合器、微波环行器、蓝宝石滤波器、温度控制电路，其中蓝宝石滤波器包括：真空罩、加热丝13、金属屏蔽腔、蓝宝石晶体、真空维持组件。本发明的微波振荡器，能够在室温下获得稳定、低相噪的高频微波信号，其在中远端的相噪远远高于通过晶振倍频所到达的指标。
【IPC分类】H03H11/46
【公开号】CN104935291
【申请号】CN201510357893
【发明人】陈海波, 黄凯, 高连山
【申请人】北京无线电计量测试研究所
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年6月25日