CN103746656B - 千兆赫基频低相噪振荡电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种千兆赫基频低相噪振荡电路，其包括振荡环路，所述振荡环路包括低噪声放大器及用于对低噪声放大器相位进行补偿的双端口声表面波谐振器；所述低噪声放大器的输入端与双端口声表面波谐振器的输出端连接，低噪声放大器的输出端与双端口声表面波谐振器的输入端连接。本发明双端口声表面波谐振器完全接入振荡环路，既作为稳频元件又起到相位调节的作用，不用其他移相元件，提高了振荡环路的Q值，保证了振荡环路低相噪；振荡环路采用基频工作，谐波杂波低，满足机载信息处理系统、云计算机及高速大容量（光纤、无线）通信对频率源高频高速低相噪的需求，电路结构简单紧凑，功耗低，体积小，重量轻，适应范围广，安全可靠。
Description
技术领域
本发明涉及一种电路结构，尤其是一种千兆赫基频低相噪振荡电路，属于振荡电路的技术领域。
背景技术
电子信息处理与传输已广泛应用于广播电视、导航、雷达、光纤及移动通信等领域，随着电子技术的发展，对电子信息处理、传输速度及小型化的要求日益提高；如机载信息处理系统（雷达、导航、身份识别等）对频率源的谐波、杂波、相位噪声及体积质量提出了严格要求；云计算机与高速大容量通信系统对时钟电路的速度、抖动性能提出了新要求，传统的晶体锁相电路已不能胜任高频高速的要求。
现有的千兆赫频率源一般采用晶振稳频，应用倍频或锁相技术获得所需要的频率，但电路构成复杂，功耗大、体积大；谐波、杂波多，本底噪声恶化。另外，千兆赫频率源采用介质谐振器稳频时，调试复杂，重量大、体积大、频率温度系数大。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种千兆赫基频低相噪振荡电路，其结构简单紧凑，谐波、杂波低，功耗低，体积小，适应范围广，安全可靠。
按照本发明提供的技术方案，所述千兆赫基频低相噪振荡电路，包括振荡环路，所述振荡环路包括低噪声放大器及用于对低噪声放大器相位进行补偿的双端口声表面波谐振器；所述低噪声放大器的输入端与双端口声表面波谐振器的输出端连接，低噪声放大器的输出端与双端口声表面波谐振器的输入端连接。
所述低噪声放大器的输出端与缓冲放大器相连。所述低噪声放大器的输出端通过隔直电容与缓冲放大器连接。
所述低噪声放大器包括高频三极管，所述高频三极管的基极端与第一电阻的一端及第二电阻的一端连接，第二电阻的另一端接地，第一电阻的另一端与第一电容的一端、第二电容的一端、第一电感的一端及第三电阻的一端连接，第一电容的另一端及第二电容的另一端均接地，第一电感的另一端与高频三极管的集电极端连接，高频三极管的发射极端接地；第三电阻的另一端与第三电容的一端及第四电容的一端连接，第三电容的另一端及第四电容的另一端接地。
所述高频三极管为噪声系数小于1，截止频率高于7GHz的NPN三极管。
所述双端口声表面波谐振器包括第一反射栅及第二反射栅；所述第一反射栅与第二反射栅间设有第一换能器及第二换能器，第一换能器邻近第一反射栅，第二换能器位于第一换能器与第二反射栅间；第一换能器的第一换能器第二端接地，第二换能器的第二换能器第二端接地，第一换能器的第一换能器第一端形成双端口声表面波谐振器的输入端，第二换能器的第二换能器第一端形成双端口声表面波谐振器的输出端，第一换能器的第一换能器第二端与第二换能器的第二换能器第二端位于第一反射栅的同一端。
所述双端口声表面波谐振器包括第一反射栅及第二反射栅；所述第一反射栅与第二反射栅间设有第一换能器及第二换能器，第一换能器邻近第一反射栅，第二换能器位于第一换能器与第二反射栅间；第一换能器的第一换能器第一端接地，第二换能器的第二换能器第二端接地，第一换能器的第一换能器第二端形成双端口声表面波谐振器的输入端，第二换能器的第二换能器第一端形成双端口声表面波谐振器的输出端，第一换能器的第一换能器第二端与第二换能器的第二换能器第二端分别位于第一反射栅的两端。
本发明的优点：双端口声表面波谐振器完全接入振荡环路，既作为稳频元件又起到相位调节的作用，不用其他移相元件，提高了振荡环路的Q值，保证了振荡环路低相噪；振荡环路采用基频工作，谐波杂波低，满足机载信息处理系统、云计算机及高速大容量（光纤、无线）通信对频率源高频高速低相噪的需求，电路结构简单紧凑，功耗低，体积小，重量轻，适应范围广，安全可靠。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明双端口声表面波谐振器的一种实施示意图。
图3为本发明双端口声表面波谐振器的另一种实施示意图。
附图标记说明：1-双端口声表面波谐振器、2-低噪声放大器、3-缓冲放大器、4-第一反射栅、5-第一换能器、6-第二换能器、7-第二反射栅、8-第一换能器第一端、9-第一换能器第二端、10-第二换能器第一端及11-第二换能器第二端。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示：为了能使得振荡电路具有相位噪声低，谐波杂波低，体积小，本发明包括振荡环路，所述振荡环路包括低噪声放大器2及用于对低噪声放大器2相位进行补偿的双端口声表面波谐振器1；所述低噪声放大器2的输入端与双端口声表面波谐振器1的输出端连接，低噪声放大器2的输出端与双端口声表面波谐振器1的输入端连接。
具体地，低噪声放大器2用于提供电路振荡所需的环路增益条件，双端口声表面波谐振器1能对振荡环路的基频频率进行稳频，双端口声表面波谐振器1根据低噪声放大器2对信号放大的相位关系进行所需的相位补偿，以满足整个振荡环路所需的相位条件，从而省去了振荡环路中其他的移相元件。
所述低噪声放大器2的输出端与缓冲放大器3相连，通过缓冲放大器3对低噪声放大器2的输出信号进行缓冲放大。所述低噪声放大器2的输出端通过隔直电容C5与缓冲放大器3连接。本发明实施例中，缓冲放大器3采用现有的结构，通过缓冲放大器3隔离输出对振荡环路的牵引，稳定输出振荡信号，具体结构为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。
具体地，所述低噪声放大器2包括高频三极管Q1，所述高频三极管Q1的基极端与第一电阻R1的一端及第二电阻R2的一端连接，第二电阻R2的另一端接地，第一电阻R1的另一端与第一电容C1的一端、第二电容C2的一端、第一电感L1的一端及第三电阻R3的一端连接，第一电容C1的另一端及第二电容C2的另一端均接地，第一电感L1的另一端与高频三极管Q1的集电极端连接，高频三极管Q1的发射极端接地；第三电阻R3的另一端与第三电容C3的一端及第四电容C4的一端连接，第三电容C3的另一端及第四电容C4的另一端接地。
所述高频三极管Q1为噪声系数小于1，截止频率高于7GHz的NPN三极管。本发明实施例中，高频三极管Q1的基极端作为整个振荡环路的信号输入端，高频三极管Q1的集电极端作为整个振荡环路的信号输出端；即高频三极管Q1的基极端与双端口声表面波谐振器1的输出端连接，高频三极管Q1的集电极端与双端口声表面波谐振器1的输入端连接。第一电阻R1具有直流负反馈及限流作用，第二电阻R2是温度补偿电阻，保证振荡电路在全温范围内输出功率稳定。
如图2所示，所述双端口声表面波谐振器1包括第一反射栅4及第二反射栅7；所述第一反射栅4与第二反射栅7间设有第一换能器5及第二换能器6，第一换能器5邻近第一反射栅4，第二换能器6位于第一换能器5与第二反射栅7间；第一换能器5的第一换能器第二端接地，第二换能器6的第二换能器第二端接地，第一换能器5的第一换能器第一端形成双端口声表面波谐振器1的输入端，第二换能器6的第二换能器第一端形成双端口声表面波谐振器2的输出端，第一换能器5的第一换能器第二端与第二换能器6的第二换能器第二端位于第一反射栅4的同一端。
本发明实施例中，第一换能器5的第一换能器第一端作为双端口声表面波谐振器1的输入端，第二换能器6的第二换能器第一端作为双端口声表面波谐振器1的输出端；此时，双端口声表面波谐振器1的输入端与输出端位于同一侧，同时，双端口声表面波谐振器1能提供180°的相位补偿。在具体实施时，第一换能器5的第一换能器第一端与高频三极管Q1的集电极端连接，第二换能器6的第二换能器第一端与高频三极管Q1的基极端连接。
如图3所示，双端口声表面波谐振器1的结构还可以采用另一种实施接箍，具体地，双端口声表面波谐振器1包括第一反射栅4及第二反射栅7；所述第一反射栅4与第二反射栅7间设有第一换能器5及第二换能器6，第一换能器5邻近第一反射栅4，第二换能器6位于第一换能器5与第二反射栅7间；第一换能器5的第一换能器第一端接地，第二换能器6的第二换能器第二端接地，第一换能器5的第一换能器第二端形成双端口声表面波谐振器1的输入端，第二换能器6的第二换能器第一端形成双端口声表面波谐振器2的输出端，第一换能器5的第一换能器第二端与第二换能器6的第二换能器第二端分别位于第一反射栅4的两端。
本发明实施例中，第一换能器5的第一换能器第二端作为双端口声表面波谐振器1的输入端，第二换能器6的第二换能器第一端作为双端口声表面波谐振器1的输出端，此时，双端口声表面波谐振器1的输入端与输出端位于不同侧，同时，双端口声表面波谐振器1能提供0°的相位补偿。在具体实施时，第一换能器5的第一换能器第二端与高频三极管Q1的集电极端连接，第二换能器6的第二换能器第一端与高频三极管Q1的基极端连接。
在具体实施时，当低噪声放大器2进行负放大时，需要采用能进行180°相位补偿的双端口声表面波谐振器1。而当低噪声放大器2进行正放大时，需要采用能进行0°补偿的双端口声表面波谐振器1。通过双端口声表面波谐振器1对低噪声放大器2进行相位补偿，使得整个振荡环路输出的基频频率能达到1150MHz；相位噪声为1KHz~110dBc/Hz；10KHz~155dBc/HZ，满足机载信息处理系统、云计算机及高速大容量（光纤、无线）通信对频率源高频高速低相噪的需求。
本发明双端口声表面波谐振器1完全接入振荡环路，既作为稳频元件又起到相位调节的作用，不用其他移相元件，提高了振荡环路的Q值，保证了振荡环路低相噪；振荡环路采用基频工作，谐波杂波低，电路结构简单紧凑，功耗低，体积小，重量轻，适应范围广，安全可靠。
Claims (2)
1. 一种千兆赫基频低相噪振荡电路，其特征是：包括振荡环路，所述振荡环路包括低噪声放大器（2）及用于对低噪声放大器（2）相位进行补偿的双端口声表面波谐振器（1）；所述低噪声放大器（2）的输入端与双端口声表面波谐振器（1）的输出端连接，低噪声放大器（2）的输出端与双端口声表面波谐振器（1）的输入端连接；所述低噪声放大器（2）的输出端通过隔直电容（C5）与缓冲放大器（3）连接；
所述低噪声放大器（2）包括高频三极管（Q1），所述高频三极管（Q1）的基极端与第一电阻（R1）的一端及第二电阻（R2）的一端连接，第二电阻（R2）的另一端接地，第一电阻（R1）的另一端与第一电容（C1）的一端、第二电容（C2）的一端、第一电感（L1）的一端及第三电阻（R3）的一端连接，第一电容（C1）的另一端及第二电容（C2）的另一端均接地，第一电感（L1）的另一端与高频三极管（Q1）的集电极端连接，高频三极管（Q1）的发射极端接地；第三电阻（R3）的另一端与第三电容（C3）的一端及第四电容（C4）的一端连接，第三电容（C3）的另一端及第四电容（C4）的另一端接地；
所述双端口声表面波谐振器（1）包括第一反射栅（4）及第二反射栅（7）；所述第一反射栅（4）与第二反射栅（7）间设有第一换能器（5）及第二换能器（6），第一换能器（5）邻近第一反射栅（4），第二换能器（6）位于第一换能器（5）与第二反射栅（7）间；第一换能器（5）的第二端接地，第二换能器（6）的第二端接地，第一换能器（5）的第一换能器第一端形成双端口声表面波谐振器（1）的输入端，第二换能器（6）的第二换能器第一端形成双端口声表面波谐振器（2）的输出端，第一换能器（5）的第一换能器第二端与第二换能器（6）的第二换能器第二端位于第一反射栅（4）的同一端。
2.根据权利要求1所述的千兆赫基频低相噪振荡电路，其特征是：所述第一换能器（5）的第一端接地，第二换能器（6）的第二端接地，第一换能器（5）的第二端形成双端口声表面波谐振器（1）的输入端，第二换能器（6）的第一端形成双端口声表面波谐振器（2）的输出端，第一换能器（5）的第二端与第二换能器（6）的第二端分别位于第一反射栅（4）的两端。
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