一种高频晶体振荡器的制作方法

本发明涉及振荡器领域，特别涉及一种高频点高稳定低噪声恒温的晶体振荡器。

背景技术：

目前高频点晶体振荡器中，采用频率倍增器提升输出振荡频率，而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定压控晶振，通过低频点恒温晶振控制压控晶振，达到高稳定高频点输出。高频点晶体振荡器中这种方式锁出来的频点容易失锁、相位噪声较差、抖动较大。

技术实现要素：

本发明提供一种高频点高稳定低噪声恒温晶体振荡器，其频点可以到达几百兆赫兹，可以通过更改无源倍频器、带通滤波电路扩展到接近1ghz。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。

本发明为实现其技术目的所采用的技术方案是：一种高频晶体振荡器，包括产生振荡信号的晶体振荡器，还包括至少两级倍频放大电路和整形匹配电路；所述的倍频放大电路包括将振荡信号进行倍频的倍频电路、对倍频电路输出信号进行滤波的第一带通滤波电路，对带通滤波电路输出的倍频振荡信号进行放大的放大电路；最后一级倍频放大电路中的放大电路输出信号经过整流匹配电路整流匹配以后输出。

本发明中，采用多级倍频放大将振荡信号形成高频点高稳定低噪声的振荡信号，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。

进一步的，上述的高频晶体振荡器中：所述的晶体振荡器包括单片机、pll电路、高稳恒温晶振模块、超低噪声恒温晶振模块；在单片机控制下，pll电路中的数字频率合成器以高稳定恒温晶振输出频率作为参考频率信号，以超低噪声恒温晶振模块输出频率作为本振输入频率合成形成振荡信号。

进一步的，上述的高频晶体振荡器中：所述的高稳恒温晶振模块由考匹兹三极管振荡电路组成，包括设置在高精密恒温槽内低频sc切晶体和三极管q1、电容c1、电容c2、电阻rb、电阻re；所述的低频sc切晶体两端分别接三极管q1的基极和地，电阻re设置在三极管q1的集电极与基极之间，电容c2设置在三极管q1的基极与发射极之间，电容c1和电阻re并联设置在三极管q1的发射极与地之间，三极管q1的发射极形成振荡信号输出。

进一步的，上述的高频晶体振荡器中：所述的超低噪声恒温晶振模块由皮尔斯门振荡电路组成，包括设置在高精密恒温槽中的高频sc切晶体和反相门电路u1和反相门电路u2、电容c3、电容c4、可变电容cl、电容cs、电阻rb；所述的高频sc切晶体的一端分别与电容c3和电阻rb的一端相连，同时与反相门电路u1的输入端相连，电容c3和电阻rb的另一端分别接地和反相门电路u1的输出端相连；所述的高频sc切晶体的另一端接可变电容cl的一端，可变电容cl的另一端分别接电容cs和电容c4的一端，电容c4的另一端接地，电容cs的另一端接反相门电路u1的输出端；反相门电路u1的输出端接反相门电路u2的输入端，反相门电路u2的输出端形成振荡信号输出。

进一步的，上述的高频晶体振荡器中：所述的倍频放大电路包括型号为amk_2_13的倍频器和型号为upc2771tb的rf放大器。

以下将结合附图和实施例，对本发明进行较为详细的说明。

附图说明

图1是本发明高频振荡器电路结构框图。

图2是倍频放大模块电路图。

图3是考匹兹三极管振荡电路结构框图。

图4是皮尔斯门振荡电路结构框图。

图5是高稳恒温晶振电路图。

图6是pll锁相振电路图。

具体实施方式

本实施例是一种高频点高稳定低噪声恒温晶体振荡器，如图1所示，本实施例中，采用多级倍频放大方式级联的方式，将低频的振荡信号倍频放大成高频点高稳定低噪声振荡信号。本实施例中采用两级倍频放大方式，每次倍频以后和放大以后均进行滤波，具体电路如图2所示，从图2中可以看出，本实施例中，将100mhz的振荡信号两次倍频以后，放大成为400mhz的高频信号。锁出来的高稳定超低噪声信号输入无源倍频器amk-2-13，在无源倍频器的输出端得到一个正弦波信号。正弦波信号通过lc带通滤波器，滤掉基频信号和高次谐波。经过带通滤波后的信号进入低噪声放大器upc2771tb放大，放大的后的信号再次通过带通滤波电路。在带通滤波电路输出的正弦波信号进入无源倍频器amk-2-13，在无源倍频器的输出端得到所需的正弦波信号，正弦波信号通过lc带通滤波器，滤掉基频信号和高次滤波，再次通过lc带通滤波器的信号进入低噪声放大器pc2771tb放大，输出一个高幅度的正弦波信号，进入介质滤波器hdf398a滤掉多次谐波信号和高次谐波。经过介质滤波器的信号经过∏型阻抗匹配网咯输出。

如图2所示，rf100mhz的输入信号，首先经过由电容c4、c7、c24和电感l1组成的滤波电路以后从倍频器amk－2－13的输入端in输入到倍频器中，在倍频器中倍频以后的信号经从其输出端out输出，然后经过由电容c10、c27、c16、c13和电感l3、l4、l5组成的带通滤波器滤去高次谐波后，仅仅剩下2倍频即200mhz的信号从rf放大器upc2771tb的输入端input进入到放大器中放大，得到200mhz信号从rf放大器upc2771tb的输出端output输出，同样，放大后的200mhz信号还经过带通滤波后，再经过倍频器amk－2－13倍频，滤波，再由第二个rf放大器upc2771tb放大，再滤波后得到400mhz信号，然后经过型号为hdf398a的介质滤波器滤除多次谐波及高次谐波分量，得到需要的400mhz信号。

本实施例的高稳恒温晶振如图3所示，由设置在高精密恒温槽中的低频sc切晶体组成。采用考匹兹三极管振荡电路，考匹兹三极管振荡电路中三极管q1与电容c1、c2、电阻rb、re组成；其中电容c1和电阻rb串联构成b模抑制网络，产生抑制泛音晶体的b模频率，电阻re和电容c2并联构成c模抑制网络；产生抑制泛音晶体谐波频率。

本实施例中，超低噪声恒温晶振如图4所示，是由设置在高精密恒温槽中的高频sc切晶体和反相门电路u1和反相门电路u2、电容c3、电容c4、可变电容cl、电容cs、电阻rb组成。采用皮尔斯门振荡电路，皮尔斯门振荡电路中电容cs为相角补偿电容，起到满足零相位平衡条件，电容c3、电容c4为谐波抑制网络，可变电容cl可将振荡器的频率校准到谐振器的标称频率。

图5所示是另外一种可选高稳恒温晶振的电路图，晶振x1输出信号经过三极管q3和三极管q4组成的放大电路放大后，然后经由lc谐振电路也成为选频网络，选频后经由逻辑非门芯片ic3反相，ic3的型号是nc7szu04p5x；然后通过滤波电路，滤除多次谐波及高次谐波信号输出。在晶振x1上还有变容二极管d1及周围电路组成的电压控制电路，通过外部vc端电压的变化改变变容二极管的容值，从而调节振荡器的输出频率。

图6是pll锁相振电路图，12f629型号单片机和lmx2306型号芯片组成，lmx2306为数字频率合成器，12f629为单片机，12f629通过clk、data、le对lmx2306进行数据传输及程序烧录。高稳定恒温晶振输出频率作为参考频率由数字频率合成器lmx2306芯片第8脚输入，超低噪声恒温晶振输出频率作为本地振荡信号由数字频率合成器lmx2306芯片第6脚输入,高稳定恒温晶振输出频率和超低噪声恒温晶振输出频率在数字频率合成器lmx2306芯片进行倍频及相位比较。从数字频率合成器lmx2306型号芯片第二脚输出一个误差电压，经环路滤波器变换后控制超低噪声恒温晶振输出频率，保持ωi＝ωo,两个信号的相位误差为φ(常数)，环路锁定。

图6中，lmx2306是一款数字频率合成器，需要单片机控制，12f629为单片机。

超低噪声恒温晶振模块引脚分配情况：

1.信号输出2.电源3.控制电压4.悬空5.地。

高稳恒温晶振模块引脚分配情况：

1.信号输出2.电源3.控制电压4.参考电压5.地。