专利名称：一种低相位噪音锁相介质振荡器的制作方法
技术领域：
本发明涉及微波振荡源，具体涉及一种低相位噪音锁相介质振荡器。
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、低相位噪音的本振源更是尤为重要，目前低相位噪音锁相介质振荡器(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；为了解决这一问题，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
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种微波频段抗震性能高、相位噪音低，可靠性高的低相位噪音锁相介质振荡器。为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为所述低相位噪音锁相介质振荡器，由参考源、模拟鉴相器、环路滤波器、同轴介质压控振荡器、功率耦合器、带通滤波器、功率放大器、输出滤波器构成；同轴介质压控振荡器输出信号经功率耦合器反馈后与参考源输入信号在模拟鉴相器中进行相位比较得到相位差；相位差产生电压输入环路滤波器滤波后，进入同轴介质压控振荡器进行频率调整后得到高稳定的频率信号输出，高稳定的频率信号进入功率耦合器后再输入到带通滤波器，带通选出所需的频率信号后输出，选出的频率信号经功率放大器放大后再通过输出滤波器输出。所述低相位噪音锁相介质振荡器，该介质振荡器的内部电路，包括锁相环电路板、放大滤波电路板、腔体、SMA接头、穿心电容、绝缘子内导体及盖板；所述锁相环电路板及放大滤波电路板均设于所述腔体内部；所述SMA接头及穿心电容设于所述腔体的一端外侧；所述绝缘子内导体设于腔体内，且所述绝缘子内导体两端分别连接锁相环电路板及放大滤波电路板；在锁相环电路板上设有同轴介质谐振器及薄膜电容；盖板覆盖在腔体顶面上。所述薄膜电容为高Q值薄膜电容。所述SMA接头、锁相环电路板及放大滤波电路板均通过螺钉连接于所述腔体上。所述盖板与所述腔体顶端焊接。所述同轴介质谐振器与薄膜电容均焊接在所述锁相环电路板上。所述低相位噪音锁相介质振荡器，采用的技术方案，具有以下优点所述低相位噪音锁相介质振荡器，采用串联反馈法设计制作，为采用微波同轴介质谐振器制作而成的同轴介质压控振荡器，采用数字锁相技术控制同轴介质压控振荡器，从而实现稳频；使用了同轴介质谐振器，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、低相位噪音和高抗震性能微波频率源；同时具有输出频率可通过程序灵活设置、电路结构简单、体积小和可靠性高的优点。
下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明图I为本发明低相位噪音锁相介质振荡器的电路原理结构图；图2为图I低相位噪音锁相介质振荡器的内部电路结构图；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，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。
具体实施例方式下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式
作进一步详细的说明。如图I所示，所述低相位噪音锁相介质振荡器，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构成；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依次串接后，将功率耦合器15反馈端与模拟鉴相器12输入端连接；同轴介质压控振荡器14输出的信号经功率耦合器15反馈后的反馈信号与参考源11输入信号在模拟鉴相器12中进行相位比较得到相位差；相位差产生电压经环路滤波器13滤波后，进入同轴介质压控振荡器14进行频率调整，同轴介质压控振荡器14产生高稳定的频率信号经过功率耦合器15，再通过带通滤波器16选出所需要的频率信号，选出的频率信号经功率放大器17放大，放大后的频率信号再通过输出滤波器18滤除多余的杂散与谐波，最后输出干净高稳定高频稳定的频率表信号。如图2所示，所述低相位噪音锁相介质振荡器，该介质振荡器的内部电路，包括锁相环电路板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及盖板28，锁相环电路板21及放大滤波电路板22均设于腔体23内部；SMA接头24及穿心电容25设于腔体的一端外侧；绝缘子内导体26设于腔体23内，且绝缘子内导体26两端分别连接锁相环电路板21及放大滤波电路板22 ;在锁相环电路板21上设有同轴介质谐振器29及薄膜电容20 ;盖板28覆盖在腔体顶面上。薄膜电容20为高Q值薄膜电容；锁相环电路板21完成同轴介质压控振荡器14与参考源11的相位比较、锁定、产生高稳定低相位噪音的频率信号；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用于安放锁相环电路板21及放大滤波电路板22，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；SMA接头24、锁相环电路板21及放大滤波电路板22均通过螺钉连接于腔体23上；盖板28用于密封腔体23，采用平行封焊工艺技术把盖板28与腔体23密封焊接。同轴介质谐振器29与薄膜电容20均采用焊接方法安装在锁相环电路板21上，同轴介质谐振器29与高Q值薄膜电容20与周围电路产生震荡，实现同轴介质压控振荡器的抗震、低相位噪音的高稳定频率信号。所述低相位噪音锁相介质振荡器，采用串联反馈法设计制作，为采用微波同轴介质谐振器制作而成的同轴介质压控振荡器，采用数字锁相技术控制同轴介质压控振荡器，·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、低相位噪音和高抗震性能微波频率源。采用微波同轴介质谐振器制作而成的同轴介质压控振荡器，在电路中采用高Q值薄膜电容降低相位噪声，通过仿真优化设计环路参数使数字锁相后的同轴介质振荡器(CDRO)拥有良好的相位噪声性能，同时获得与参考源相同的频率稳定度；其中同轴介质压控振荡器、数字鉴相器、环路滤波器、功率耦合器和参考源等组成基本锁相CDR0，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、低相位噪音锁相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；参考源晶体振荡器为恒温晶体振荡器，恒温晶体振荡器相位噪音低于-150dBc/HZ@lKHZ，-155dBc/HzilKHz, -160dBc/HZ@lKHZ，恒温晶体振荡器频率稳定度小于±lppm。采用上述方法制作了 Ku波段的抗震低相位噪声的锁相CDR0，测试结果表明其静态相位噪声为-108dBc/HzilkHz, -115dBc/Hz@10kHz，震动满足 0. Ig2/Hz。上面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。
权利要求
1.一种低相位噪音锁相介质振荡器，其特征在干由參考源(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)构成；同轴介质压控振荡器(14)输出信号经功率耦合器(15)反馈后与參考源(11)输入信号在模拟鉴相器(12)中进行相位比较得到相位差；相位差产生电压输入环路滤波器(13)滤波后，进入同轴介质压控振荡器(14)进行频率调整后得到高稳定的频率信号输出，高稳定的频率信号进入功率耦合器(15)后再输入到带通滤波器(16)，带通滤波器(16)选出所需的频率信号后输出，选出的频率信号经功率放大器(17)放大后再通过输出滤波器(18)输出。
2.按照权利要求I所述的低相位噪音锁相介质振荡器，其特征在于该介质振荡器的内部电路，包括锁相环电路板(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)及盖板(28);所述锁相环电路板(21)及放大滤波电路板(22)均设于所述腔体(23)内部；所述SMA接头(24)及穿心电容(25)设于所述腔体的一端外侧；所述绝缘子内导体(26)设于腔体(23)内，且所述绝缘子内导体(26)两端分别连接锁相环 电路板(21)及放大滤波电路板(22);在锁相环电路板(21)上设有同轴介质谐振器(29)及薄膜电容(20);盖板(28)覆盖在腔体顶面上。
3.按照权利要求2所述的低相位噪音锁相介质振荡器，其特征在于所述薄膜电容(20)为高Q值薄膜电容。
4.按照权利要求2或3所述的低相位噪音锁相介质振荡器，其特征在于所述SMA接头(24)、锁相环电路板(21)及放大滤波电路板(22)均通过螺钉连接于所述腔体(23)上。
5.按照权利要求4所述的低相位噪音锁相介质振荡器，其特征在于所述盖板(28)与所述腔体(23)顶端焊接。
6.按照权利要求5所述的低相位噪音锁相介质振荡器，其特征在于所述同轴介质谐振器(29)与薄膜电容(20)均焊接在所述锁相环电路板(21)上。
全文摘要
本发明公开了一种低相位噪音锁相介质振荡器，由参考源、模拟鉴相器、环路滤波器、同轴介质压控振荡器、功率耦合器、带通滤波器、功率放大器、输出滤波器构成；同轴介质压控振荡器输出信号经功率耦合器反馈后与参考源输入信号在模拟鉴相器中进行相位比较得到相位差；相位差产生电压输入环路滤波器滤波后，进入同轴介质压控振荡器进行频率调整后得到高稳定的频率信号输出，高稳定的频率信号进入功率耦合器后再输入到带通滤波器，带通选出所需的频率信号后输出，选出的频率信号经功率放大器放大后再通过输出滤波器输出；所述低相位噪音锁相介质振荡器，抗震性能高、相位噪音低，且电路结构简单、可靠性高。
文档编号H03L7/08GK102739243SQ201210218788
公开日2012年10月17日 申请日期2012年6月29日 优先权日2012年6月29日
发明者刘劲松, 吴华夏, 王 华, 蔡庆刚 申请人:安徽华东光电技术研究所