CN102739162B - 超低相位噪声恒温晶体振荡电路 - Google Patents

超低相位噪声恒温晶体振荡电路 Download PDF

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一种超低相位噪声恒温晶体振荡电路，涉及晶体振荡器技术领域，所解决的是现有电路不能激励大功率振荡，且相位噪声高的技术问题。该电路包括晶体谐振器、低相噪三极管、输出电容；所述低相噪三极管的基极经一反馈电容接到地，并依次经一反馈电感、一偏置电阻接到低相噪三极管的集电极，低相噪三极管的集电极经另一反馈电容接到地；所述偏置电阻与一旁路电容并接；所述晶体谐振器与一谐振电感并接，晶体谐振器的第一连接端接到低相噪三极管的发射级，第二连接端接外部输入的压控电压；所述输出电容的一端构成振荡电路输出端，另一端经一变容管接到晶体谐振器的第二连接端。本发明提供的晶体振荡器，可应用于雷达系统提高系统性能。

Description

超低相位噪声恒温晶体振荡电路
技术领域
本发明涉及晶体振荡器技术，特别是涉及一种超低相位噪声恒温晶体振荡电路的技术。
背景技术
恒温槽晶振简称恒温晶振，英文简称为OCXO（Oven Controlled Crystal Oscillator），是利用恒温槽使石英晶体谐振器的温度保持恒定，将由周围温度变化引起的输出频率变化量减到最小的晶体振荡器。恒温晶振是高端的频率基础部件，作为信号源基准，广泛应用于通信、军工、仪器设备领域。在雷达和仪器设备方面尤其需要超低相位噪声恒温晶体振荡器，以便雷达识别更小的目标，仪器有更高的精度。
恒温晶振主要由晶体谐振器、晶体振荡电路、低噪声稳压电路、温控电路组成。晶体振荡电路结构决定了产品的相位噪声性能，放大电路产生自激振荡需满足相位和幅度两个条件：一是放大电路增益必须大于反馈网络能量损失、二是反馈网络整体相移为0度或整数倍360度，超低相位噪声振荡器的关键之一是如何在保证老化的基础上提高晶体谐振器激励功率和提高晶体有载Q值（Qualityi Factor，品质因素）。
现有的晶体振荡电路主要有考毕振荡电路（参见图2）、巴特勒振荡电路（参见图3）、皮尔斯振荡电路（参见图4）。现有的晶体振荡电路中，晶体谐振器都作为谐振网络的一部分，因此ESR值（Equivalent series resistance，等效电阻）都较大，不能激励大功率振荡，而且晶体谐振器有载Q值低，利用率不高，使得相位噪声也较高。
发明内容
针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种能激励大功率振荡，且相位噪声低的超低相位噪声恒温晶体振荡电路。
为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种超低相位噪声恒温晶体振荡电路，包括晶体谐振器、低相噪三极管，其特征在于：还包括一旁路电容、一谐振电感、一输出电容，及两个反馈电容；
所述两个反馈电容分别为第一反馈电容、第二反馈电容；
所述低相噪三极管的基极经第一反馈电容接到地，并依次经一反馈电感、一偏置电阻接到低相噪三极管的集电极；
所述旁路电容与偏置电阻并接；
所述低相噪三极管的集电极经第二反馈电容接到地；
所述晶体谐振器的两端分别为第一连接端、第二连接端，晶体谐振器的第一连接端接到低相噪三极管的发射级，并依次经一滤波电感、一滤波电阻接到地，晶体谐振器的第二连接端经一压控电阻接外部输入的压控电压；
所述谐振电感与晶体谐振器并接；
所述输出电容的一端构成振荡电路输出端，另一端经一变容管接到晶体谐振器的第二连接端，并经一变容管工作电阻接到地。
进一步的，所述低相噪三极管的基极依次经一钳位回路、一激励功率调节电容接到地。
进一步的，所述低相噪三极管的集电极经另一滤波电感分别接外部输入的供电电压，及接一滤波电容到地。
本发明提供的超低相位噪声恒温晶体振荡电路，与现有晶体振荡电路以晶体谐振器作为谐振网络不同，在主振回路未包括晶体谐振器，而是普通的LC振荡，由于LC振荡的反馈网络Q值（品质因素）及ESR值（等效电阻）小，因此能激励大功率振荡，且输出的频率信号相位噪声也较低，晶体谐振器作为LC振荡输出的滤波器使用，提高了晶体谐振器有载Q值，并通过谐振电感消除晶体谐振器的晶体静态电容，LC振荡输出的低噪声频率信号经晶体谐振器滤波后能达到更低的相位噪声，可实现超低相位噪声的频率信号，可应用于雷达系统提高系统性能。
附图说明
图1是本发明实施例的超低相位噪声恒温晶体振荡电路的电路图；
图2是现有的考毕振荡电路的电路图；
图3是现有的巴特勒振荡电路的电路图；
图4是现有的皮尔斯振荡电路的电路图。
具体实施方式
以下结合附图说明对本发明的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。
如图1所示，本发明实施例所提供的一种超低相位噪声恒温晶体振荡电路，包括晶体谐振器Y1、低相噪三极管Q1，其特征在于：还包括一旁路电容C2、一谐振电感L4、一输出电容C3，及两个反馈电容C1、C5；
所述两个反馈电容分别为第一反馈电容C1、第二反馈电容C5；
所述低相噪三极管Q1的基极经第一反馈电容C1接到地，并依次经一反馈电感L1、一偏置电阻R1接到低相噪三极管Q1的集电极；
所述旁路电容C2与偏置电阻R1并接；
所述低相噪三极管Q1的集电极经第二反馈电容C5接到地；
所述晶体谐振器Y1的两端分别为第一连接端、第二连接端，晶体谐振器Y1的第一连接端接到低相噪三极管Q1的发射级，并依次经一滤波电感L3、一滤波电阻R2接到地，晶体谐振器Y1的第二连接端经一压控电阻R3接外部输入的压控电压VT；
所述谐振电感L4与晶体谐振器Y1并接；
所述输出电容C3的一端构成振荡电路输出端RF，另一端经一变容管CR1接到晶体谐振器Y1的第二连接端，并经一变容管工作电阻R4接到地；
本发明实施例中，所述低相噪三极管Q1的基极依次经一钳位回路、一激励功率调节电容C6接到地，所述钳位回路由两个二极管D1、D2反向并接而成。
本发明实施例中，所述低相噪三极管Q1的集电极经另一滤波电感L2分别接外部输入的供电电压VS，及接一滤波电容C4到地。
本发明实施例的工作原理如下：
工作时，低相噪三极管Q1的基极与集电极电压相位反向180度，第一反馈电容C1与第二反馈电容C5分别相位移动90度形成360度反馈电路，加上反馈电感L1的作用，使得在360度相位条件下形成有效的反馈电导，从而构成LC振荡的主振回路，通过调节激励功率调节电容C6调整钳位回路的导通系数，能使LC振荡的主振回路工作在合适的激励功率；
当低相噪三极管Q1发射级的振荡输出频率与晶体谐振器Y1的频率接近时，晶体谐振器Y1通过变容管CR1及输出电容C3将主振回路输出的频率信号（即低相噪三极管Q1发射级的输出信号）放大后输出，并利用谐振电感L4与晶体谐振器Y1的 C0值产生谐振，消除晶体谐振器Y1的晶体静态电容。
本发明实施例提高了晶体谐振器的有载Q值，可提高至5mW的激励功率，并能得到-178dBc的相位噪声底噪，可应用于雷达系统提高系统性能。

Claims (2)

1.一种超低相位噪声恒温晶体振荡电路，包括晶体谐振器、低相噪三极管，其特征在于：还包括一旁路电容、一谐振电感、一输出电容，及两个反馈电容；
所述两个反馈电容分别为第一反馈电容、第二反馈电容；
所述低相噪三极管的基极经第一反馈电容接到地，并依次经一反馈电感、一偏置电阻接到低相噪三极管的集电极；
所述旁路电容与偏置电阻并接；
所述低相噪三极管的集电极经第二反馈电容接到地；
所述晶体谐振器的两端分别为第一连接端、第二连接端，晶体谐振器的第一连接端接到低相噪三极管的发射级，并依次经一滤波电感、一滤波电阻接到地，晶体谐振器的第二连接端经一压控电阻接外部输入的压控电压；
所述谐振电感与晶体谐振器并接；
所述输出电容的一端构成振荡电路输出端，另一端经一变容管接到晶体谐振器的第二连接端，并经一变容管工作电阻接到地；
所述低相噪三极管的基极依次经一钳位回路、一激励功率调节电容接到地。
2.根据权利要求1所述的超低相位噪声恒温晶体振荡电路，其特征在于：所述低相噪三极管的集电极经另一滤波电感分别接外部输入的供电电压，及接一滤波电容到地。
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