CN204290941U - 介质振荡器和介质振荡模块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种介质振荡器和介质振荡模块，该介质振荡器包括谐振电路，所述谐振电路的晶体管在11-13GHz的K系数小于1，且被配置成产生预设微波信号；放大电路，所述放大电路被配置成连接于所述谐振电路，以将所述预设微波信号衰减并放大；滤波器电路，所述滤波器电路被配置成连接于所述放大电路，以滤除干扰信号，并将所述衰减并放大后的微波信号显示。该介质振荡器和介质振荡模块的频率稳定度高和近端相位噪声低。
Description
技术领域
本实用新型涉及微波混合集成电路领域，具体地，涉及一种介质振荡器和介质振荡模块。
背景技术
在现代微波通信系统中，微波振荡器是重要组成部件，是微波通信，微波测量及雷达技术中的重要部件，其性能优劣将直接影响整个通信系统的质量。采用低相位噪声的频率源，可以提高接收机的灵敏度，有利于降低对发射功率的需求，有利于提高雷达系统的分辨率；可以减少通信系统中的邻信道干扰，提高数字通信系统的稳定性。是微波频段的频率合成技术中一种重要技术，那便是取样锁相技术。取样锁相技术属于间接模拟频率合成技术，在频率源的发展早期就己经提出，但是由于当时的器件水平限制，特别是较高频率的窄脉冲形成技术很差，以致于1GHz以上的频率源很难用其实现。
随着器件水平的发展，目前窄脉冲产生频率能到24GHz以上，而且效率很高。这使得取样锁相技术成了一项可以再研究的频率源技术。而介质振荡器(DRO)的低相位噪声、高频谱纯度和频率稳定度的特点，可以解决取样锁相技术相噪不好的问题，从而得到性能优良的微波频率源。除了微波固态器件外，在微波谐振电路和稳频技术方面也取在谐振器方面，出现的介质谐振器(DR)是其中的佼佼者。
因此一种频率稳定性高和近端相位噪声低介质振荡器(DRO)在微波本振源的应用将更加广泛。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种介质振荡器和介质振荡模块，该介质振荡器和介质振荡模块的频率稳定度高和近端相位噪声低。
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种介质振荡器，该介质振荡器包括谐振电路，所述谐振电路的晶体管在11-13GHz的K系数小于1，且被配置成产生预设微波信号；
放大电路，所述放大电路被配置成连接于所述谐振电路，以将所述预设微波信号衰减并放大；
滤波器电路，所述滤波器电路被配置成连接于所述放大电路，以滤除干扰信号，并将所述衰减并放大后的微波信号显示。
优选地，该放大电路包括：衰减器和功率芯片，其中，所述衰减器被配置成连接于所述谐振电路，以使所述预设微波信号衰减；
所述功率芯片被配置成连接于所述衰减器，以将衰减后的所述预设微波信号进行放大。
优选地，所述谐振电路的晶体管的型号为GaAs稳压管。
优选地，该介质振荡器还包括：二极管和微带线，所述二极管通过所述微带线与所述介质谐振器耦合。
优选地，所述衰减器的衰减为10dB；
所述功率芯片的增益为25dB。
优选地，所述谐振电路的材料为介电常数为20-100的陶瓷。
本实用新型提供一种介质振荡模块，该模块包括：根据上述的介质振荡器和基板，所述介质振荡器设置于所述基板上。
优选地，所述基板包括：振荡电路基板、放大电路基板、滤波电路基板和输出过渡电路基板。
优选地，所述振荡电路基板或输出过渡电路基板的材料为介电常数为1-3的罗杰斯基板；
所述滤波电路基板为介电常数为9-10的陶瓷。
通过上述的实施方式，本实用新型的晶体管最主要的原因是它在12GHz左右的K系数小于1，也就是说管子本身是潜在不稳定的，振荡管更易振荡，适用于S波段到X波段的振荡器设计，本实用新型对机械振动和电源瞬变过程不敏感，并且在一到几十GHz频率范围内可直接产生所需要频率的振动无需倍频的目的。
本实用新型的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
图1是说明本实用新型的一种介质振荡器的原理图；以及
图2是说明本实用新型的一种介质振荡模块的结构图。
附图标记说明
1振荡电路基板 2放大电路基板
3滤波电路基板 4输出过渡电路基板。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
本实用新型提供一种介质振荡器，该介质振荡器包括谐振电路，所述谐振电路的晶体管在11-13GHz的K系数小于1，且被配置成产生预设微波信号；放大电路，所述放大电路被配置成连接于所述谐振电路，以将所述预设微波信号衰减并放大；滤波器电路，所述滤波器电路被配置成连接于所述放大电路，以滤除干扰信号，并将所述衰减并放大后的微波信号显示。
通过上述实施方式，为了得到低相噪的介质振荡器，首先需要选择具有低噪声性能的有源器件，在实际的介质振荡器(DRO)设计中常用的有源器件包括Gunn和Impatt二极管、Si双极晶体管BJT、HBT异质结晶体管、GaAs场效应管，为了获得较为纯净的频谱和较高的相位噪声指标，对有源器件要求是截止频率高、噪声系数低、具有足够的环路增益，但是这些条件一般不能同时满足。Si双极晶体管优点是本身具有很好的低相噪性能，并且其参数有重复性；缺点是它的工作频率低，通常只能达到几个GHz。要想获得稳定的振荡，需要使用截止频率是工作频率的两到三倍以上的晶体管，在设计工作频率较高的振荡器时，不适合采用BJT作为有源器件。Gunn和Impatt二极管的优点是工作频率可以非常高，最高可以工作在50GHz以上；缺点是它们的相噪性能比较差。适合于应用在对相噪要求不高，工作频率高的场合。HBT与BJT相噪性能相近，在很高的频率点上具有很高的功率增益，在DRO的设计中越来越受到重视。GaAs场效应管优点是工作频率可以做得很高，噪声系数也可以做得很好，缺点是它的拐角频率相对于BJT和HBT而言比较高，在C至Ku波段一直是使用最多的一种有源器件。本设计的DRO工作在X波段，所以选择FET管作为振荡管器件，FRT管即稳压管。在选取管子的时候应该尽量选取内反馈小的管子，亦为管子的S12尽可能的小，如果管子内反馈太大，将可能导致在管子内部产生自激而失去了介质的稳频作用。这里选用了MITSUBISHI公司的MGF1908A是一款中功率GaAs场效应管，适用于S波段到X波段的放大器和振荡器设计。选这款晶体管最主要的原因是它在12GHz左右的K系数小于1，也就是说管子本身是潜在不稳定的，振荡管更易振荡。
在本实用新型中，想输出电平值大400mW，考虑到模块的小型化，高稳定性、高可靠性、高效率性等弹载要求，所以功率芯片器件和衰减器芯片采用裸芯片方式制作。衰减器芯片为五十五所生产的裸芯片产品，该芯片衰减为10dB；功率芯片采用的是TriQuint公司的生产的裸芯片产品，该芯片典型增益为25dB，1dB压缩点输出功率为30dBm，电流为300mA。
根据所需要的技术要求通过ADS仿真软件进行了电路仿真，得到滤波电路。
以下结合附图1和附图2对本实用新型进行进一步的说明，在本实用新型中的介质振荡器体积小，结构简单，价格低廉，对机械振动和电源瞬变过程不敏感，并且在一到几十GHz频率范围内可直接产生所需要频率的振动无需倍频的目的。
在本实用新型的一种具体实施方式中，该放大电路包括：衰减器和功率芯片，其中，所述衰减器被配置成连接于所述谐振电路，以使所述预设微波信号衰减；所述功率芯片被配置成连接于所述衰减器，以将衰减后的所述预设微波信号进行放大。
在该种实施方式中，该介质振荡器还包括：二极管和微带线，所述二极管通过所述微带线与所述介质谐振器耦合。
在该种实施方式中，所述衰减器的衰减为10dB；所述功率芯片的增益为25dB。
在该种实施方式中，介质谐振器(DR)由高介电常数、低损耗的微波陶瓷材料制作而成。其介电常数高达20至100，在微波频段的无载品质因数可达10000以上。这种谐振器可在较宽的微波频段与微波晶体管集成电路相结合，形成结构紧凑、性能优良的介质谐振器稳频固态源。介质谐振器(DR)的高Q值、高介电常数特性使其充当了“微波晶振”的角色，能够极其容易的实现微波频率源的低相位噪声，介质谐振器(DR)兼具有价格低廉与谐振频率温度系数可正可负的优良特性，这一特性可以大大提高介质振荡器(DRO)的频率温漂性能，在这一点上普通晶振无法实现。介质振荡器(DRO)可在一到几十吉赫兹范围内直接产生所需频率，其频率稳定度高、噪声低。
本实用新型提供一种介质振荡模块，该模块包括：根据上述的介质振荡器和基板，所述介质振荡器设置于所述基板上。
在该种实施方式中，所述基板包括：振荡电路基板1、放大电路基板2、滤波电路基板3和输出过渡电路基板4。
在该种实施方式中，所述振荡电路基板1或输出过渡电路基板4的材料为介电常数为1-3的罗杰斯基板；
所述滤波电路基板3为介电常数为9-10的陶瓷。
如图2所示，振荡电路基板1采用介电常数为2.2，厚度为0.254mm的5880罗杰斯基板；放大电路基板2为衰减器和放大器的共晶组件；滤波电路基板3采用厚度为0.254mm，介电常数为9.9陶瓷板；输出过渡电路基板4采用介电常数为2.2，厚度为0.254mm的5880罗杰斯基板。
以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。
Claims (9)
1.一种介质振荡器，其特征在于，该介质振荡器包括谐振电路，所述谐振电路的晶体管在11-13GHz的K系数小于1，且被配置成产生预设微波信号；
放大电路，所述放大电路被配置成连接于所述谐振电路，以将所述预设微波信号衰减并放大；
滤波器电路，所述滤波器电路被配置成连接于所述放大电路，以滤除干扰信号，并将所述衰减并放大后的微波信号显示。
2.根据权利要求1所述的介质振荡器，其特征在于，该放大电路包括：衰减器和功率芯片，其中，所述衰减器被配置成连接于所述谐振电路，以使所述预设微波信号衰减；
所述功率芯片被配置成连接于所述衰减器，以将衰减后的所述预设微波信号进行放大。
3.根据权利要求1所述的介质振荡器，其特征在于，所述谐振电路的晶体管的型号为GaAs稳压管。
4.根据权利要求1所述的介质振荡器，其特征在于，该介质振荡器还包括：二极管和微带线，所述二极管通过所述微带线与所述介质谐振器耦合。
5.根据权利要求2所述的介质振荡器，其特征在于，所述衰减器的衰减为10dB；
所述功率芯片的增益为25dB。
6.根据权利要求1所述的介质振荡器，其特征在于，所述谐振电路的材料为介电常数为20-100的陶瓷。
7.一种介质振荡模块，其特征在于，该模块包括：根据权利要求1-5中任意一项所述的介质振荡器和基板，所述介质振荡器设置于所述基板上。
8.根据权利要求7所述的介质振荡模块，其特征在于，所述基板包括：振荡电路基板(1)、放大电路基板(2)、滤波电路基板(3)和输出过渡电路基板(4)。
9.根据权利要求8所述的介质振荡模块，其特征在于，所述振荡电路基板(1)和/或输出过渡电路基板(4)的材料为介电常数为1-3的罗杰斯基板；
所述滤波电路基板(3)为介电常数为9-10的陶瓷。
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