专利名称：微波分频锁相介质振荡器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电子振荡器，更确切地说是涉及一种微波分频锁相介质振荡器。
在微波收发信机中用作本振器的微波本振源是微波设备的关键部件，研制具有高稳准度、低噪声、低功耗的微波振荡器尤为重要。
微波分频锁相介质振荡器是一种加锁相环实现高稳准度的微波振荡器，有较高的工作频率和频率稳准度并可调制次基带信号。现有技术的分频锁相振荡器一般采用谐波混频技术或倍频技术制作。
采用谐波混频技术的分频锁相振荡器如
图1所示，包括晶振器B、晶振器A、n倍频器21、混频器22、N分频器23、鉴相器24、有源低通滤波器25、压控振荡器26。晶振器A(振荡频率100MHz左右)输出频率加至n倍频器21，其谐波频率在混频器22中与压控振荡器26的输出频率混频，得到较低的频率，经N分频器23分频N次加到鉴相器24的一个输入端;由晶振器B产生参考基准频率加到鉴相器24的另一个输入端，鉴相器比较两输入信号的频率和相位，输出与两信号相位差成正比的误差信号，再经有源低通滤波器25形成直流控制电压加到压控振荡器26的输入端构成分频锁相环路，压控振荡器26输出高频振荡信号。该技术的频率稳准度主要取决于晶振A，它采用高频晶体(100MHz左右)。其频率稳准度低，又要取用M次谐波，因此利用该技术制作的振荡器，其频率稳准度只能达到10-5量级。
采用倍频技术的分频锁相振荡器，是在较低的频率上进行分频锁相，再通过倍频器转换为高频率信号。它包括晶振器、鉴相器、有源低通滤波器、N分频器、压控振荡器和n倍频器。压控振荡器输出信号经n倍频器倍频得到所需的工作频率。由于采用倍频技术，电源转换效率低、噪声指标会因此下降201gN。
上述两种技术的分频锁相振荡器存在频率稳准度和噪声指标低的缺点，并且一般存在电路结构复杂的不足。
背景技术：
欧洲专利0218406-A3“取样时钟产生电路”，它的参考源为视频信号的垂直、水平或组合同步信号，输出是与之同步的取样时钟、电路的作用是得到与参考源同步的时钟，波形为方波，工作频率很低。
背景技术：
美国专利4698601“相位锁定环”，环路中采用了取样锁相技术(将VCO的1/N脉冲取样比相)，输出信号为方波。共作用是处理视频信号，工作频率很低，可靠性差，易失锁。
背景技术：
美国专利5079526“利用低频补偿混合VCO的调频合成器”，涉及的是一种可进行DC、FM调制的合成器，主要用于双工调频无线电通信中，工作频率在1000MHz以下。
背景技术：
中国专利87107246“一种波导型FEF振荡器”，是一种用波导腔稳频的FEF振荡器，虽然其工作频率可在11GHz，但没有电调电路和次基带调制功能，因此不能做压控振荡器。
本发明的目的是设计一种工作频率高、频率稳准度高、低噪声、低功耗的微波分频锁相介质振荡器。
本发明的微波分频锁相介质振荡器，省去了谐波混频和倍频技术，是一种微波直接分频锁相介质振荡器。它采用在微波频率上直接分频锁相和以介质振荡器做压控振荡器而实现的。由晶振器、鉴相器、有源低通滤波器、压控振荡器、N分频器组成。晶振器输出基准参考频率加到鉴相器的一个输入端，压控振荡器的微波频率直接经N分频器分频至很低的频率送至鉴相器的另一个输入端，鉴相器比较两输入信号的相位，输出与两信号相位差成正比的误差信号，经有源低通滤波器，将误差电压加到压控振荡器的输入端构成分频锁相环路实现稳频，压控振荡器直接输出所需的微波工作频率，所述的压控振荡器是介质压控振荡器，并可实现次基带信号调制。
下面结合实施例附图详细说明本发明的技术附图1.谐波混频分频锁相振荡器原理框图附图2.本发明微波直接分频锁相介质振荡器原理框图附图3.本发明微波直接分频锁相介质振荡器实施电路图附图4.本发明微波直接分频锁相介质振荡器微带电路板输出结构示意图附图5.本发明微波直接分频锁相介质振荡器盒体外形示意图附图6.本发明微波直接分频锁相介质振荡器盒体内部结构示意图参见附图2，图中1为压控振荡器，2为N分频器，3为鉴相器，4为有源低通滤波器，5为晶振器。压控振荡器1输出所需的工作频率，实施例工作频率为3.8GHz-9GHz，输出功率为5mW-120mW，频率稳准度为±3×106，基带噪声为10MHz-1MHz时≤5PW;1MHz-0.06MHZ时≤10PW，工作温度0℃-+50℃。
参见附图3，图3所示实施例，在3.8GHz-9GHz的工作频率范围内，鉴相频率取为0.9MHz-2.2MHz，图中，IC1、IC2分别为4分频器，IC3为256分频器，总分频次数N为4×4×256＝4096，分频后的f/4096信号频率与晶振器5的输出频率在鉴相器IC4中进行比相，得到的相位差电压送至由运放器IC5和R、C组成的有源低通滤波器，滤除高次谐波及噪声，最后送至介质压控振荡器1的变容二极管电路上进行压控，介质压控振荡器1由功分器11、隔离器12和压控振荡器13组成，介质压控振荡器1为FET反馈型介质振荡器，其工作模式为TE01δ，其中稳频用介质谐振器参数指标为介电常数ε025～39，Q＝7000-10000。
稳压电路6将输入的-18V总电源转换为一路-15V供晶振器压控振荡器1和运放器IC5，另一路-5V供IC1-IC4。
该电路结构由于便于小型化、系列化和微波集成，体现了该技术的发展方向。
图3所示电路除1、6外全部制作在介电常数ε0＝9.6，尺寸为50×40×1(mm)3的复合微带片上，并采用表面贴装和高频微带工艺，传输线阻抗按50Ω设计，为了不影响主输出、保证有较小的环路输入功率和最佳的电平连接，电路的输入、输出端加有匹配电路，在工作频率较高的IC1、IC2间加有方向耦合器。
由于有源低通滤波器的参数直接影响噪声指标，因此对不同的工作频率要选择合适的数值，以获得最佳噪声指标。
参见附图4，为了减少外部电路对压控振荡器特性的牵引，电路输出端加有隔离器12，为了给分频电路提供5-10mW的信号输入功率，在压控振荡器的输出端还加有功率分配器11。图中R′为50Ω微带线，VD为变容二极管，来自有源低通滤波器的压控电压，引起介质压控振荡器中变容二极管VD的容量变化，并通过构成压控振荡器13的场效应晶体管F、介质谐振器T、变容二极管VD电路间电磁场的耦合作用，改变振荡频率，从而实现压控。
参见附图5，微波直接分频锁相介质振荡器的盒体外形如图中所示，尺寸为90×86×38(mm)3，其中10为调谐螺钉，用于调整压控振荡器的频率，20为振荡器的功率输出座。
参见附图6，图5所示盒体内部，100为介质压控振荡器部分。200为分频锁相部分，其电路均制作在一块微带电路板上。
本发明的优点是1)介质压控振荡器直接振荡在微波频率上，介质振荡器中采用高Q值介质谐振器稳频，因此电路有载Q值高、噪声指标高，2)本方案中产生基准参考频率的晶振器工作于较低的频率(1-5MHz)，具有很高的频率稳准度，一般可达10-6量级以上(0℃～+50℃)，它决定了本振荡器的频率稳准度指标;3)本方案有利于微波集成，可将微波锁相介质振荡器的环路部分进行微波集成，使产品小型化、系列化，并增加稳定性;4)本方案具备良好的低端噪声性能，便于在微波频率上直接调制次基带信号。
本微波直接分频锁相介质振荡器可应用于各种微波通信设备中。
权利要求
1.一种微波分频锁相介质振荡器，包括晶体振荡器、鉴相器、有源低通滤波器、压控振荡器、N分频器，其特征在于1)所述的晶体振荡器产生基准参考频率加到所述鉴相器的一个输入端，所述压控振荡器的微波频率直接经所述N分频器分频送至鉴相器的另一个输入端，所述鉴相器输出比相误差信号，经有源低通滤波器加至所述压控振荡器的输入端构成分频锁相环路实现稳频，所述压控振荡器直接输出微波频率；2)所述的压控振荡器是可实现次基带信号调制的FET反馈型介质压控振荡器。
2.根据权利要求1所述的微波分频锁相介质振荡器，其特征在于所述的介质压控振荡器包括给所述N分频器提供输入功率的功分器，直接输出微波频率的隔离器和由变容二极管、介质谐振器、场效应FET晶体管通过电磁场耦合组成的压控振荡器。
全文摘要
本发明涉及一种微波分频锁相介质振荡器，为提高工作频率和稳准度、降低噪声而设计。由晶振器、鉴相器、有源低通滤波器、压控振荡器、N分频器组成。本发明将压控振荡器输出的微波频率直接作N次分频，得到低频信号在鉴相器中与基准参考频率比相，输出误差电压经有源低通滤波器后送压控振荡器稳频。采用FET介质振荡器作压控振荡器，分频锁相环路部分制作在50×40×1mm
文档编号H03L7/08GK1078335SQ9310301
公开日1993年11月10日 申请日期1993年3月23日 优先权日1993年3月23日
发明者盖新华, 赵佩玲 申请人:邮电部第四研究所