Ku波段介质振荡器(DRO)研制实例
关于低噪放的研制总结
关于Ku波段PDRO锁相频率源的研制总结
新年伊始，一年之计在于春，大家都在忙着开展工作，回顾过去，展望今年，以期有个更大的提高，我这里结合今年我设计的二款低相噪频率源，针对PDRO这个专题，简要叙述一下，希望与各位共勉！
一、先介绍一下这二种频率源的设计方案和研制过程：
（1）Ku/C波段取样锁相介质振荡器：用途为技术指标：增益大于50dB，噪声系数不大于1.5 dB，工作频率1.15-1.65GHZ，端口驻波小于1.35：1。
根据以上要求做出设计方案如下：放大器分为三级放大结构（如图1），
图一
根据以上结构计算所得总增益=18+20+15-0.5=52.5 dB，满足要求。
总噪声系数=F0+(F1-1)/G0+(F2-1)/G1+(F3-1)/G2=1.205 dB，满足要求。
在实际制作过程中，1.15-1.65G隔离器在中间频率段驻波不好（最差回损约-13 dB），增益满足，噪声系数在频率高端超出1.5 dB，，通过降低栅负压，增大FET工作电流，降低了0.1-0.2 dB的噪声系数，在1.15G噪声系数达到1.2 dB，在1.6GHZ以上噪声系数稍稍超出1.5dB。
（2）Ku波段高增益低噪声放大器：用途为该波段天线测试用，用以提高接收天线的信号强度，便于天线测试。
技术指标：增益大于40dB，噪声系数不大于2 dB，工作频率12-16GHZ，端口驻波小于1.5：1。
根据以上要求做出设计方案如下：放大器分为三级放大结构（如图2），
图二
乔彦宾于二O一O年元月。
一种用于未来军事系统的X波段大功率介质谐振振荡器
一种用于未来军事系统的X波段大功率介质谐振振荡器
刘中杰
【期刊名称】《电光系统》
【年(卷),期】1997(000)004
【摘要】在室温下产生２．５瓦连续波输出功率的一个９．０吉赫介质率振振荡器（ＤＲＯ）已经设计出。
它是在并列反馈结构中使用一个大功率砷化镓－金属半导体场效应晶体管和一个介质谐振器（ＤＲ）。
在大于－５０℃到＋５０℃的范围内，该谐振器展示了优于１３０ｐｐｍ的频率稳定度，没有任何温度补偿。
输出功率在－５０℃时的＋３５毫瓦分贝（３．２瓦）到＋５０℃时的＋３３毫瓦分贝（２瓦）之间的变化。
在１０和１００千赫载波漂移频率时
【总页数】5页(P18-22)
【作者】刘中杰
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】TN957
【相关文献】
1.一种新型X波段超宽带介质谐振器天线的设计 [J], 邹德友;林文斌;唐晋生;阚国锦;郑浩天
2.一种应用于WLAN双频的T型介质谐振器天线 [J], 郑浩天;林文斌;阚国锦;邹德友
3.X波段介质谐振器振荡器和缓冲放大器的研究 [J], 苏云;赵惠玲;蒋丹
4.一种适用于毫米波段的新型集成平面回音壁模介质谐振器 [J], 刘革;吴坚强
5.一种高性能X波段介质振荡器 [J], 毕克允;王晓钧;杨晓光
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一种基于半导体光放大器的Ku波段可调谐光电振荡器
一种基于半导体光放大器的Ku波段可调谐光电振荡器胡才雨;陈翰;孙小菡【摘要】基于半导体光放大器(SOA)的非线性偏振旋转效应,提出了一种可调谐双环路光电振荡器(OEO),并从理论上分析了这种设计的基本原理.实验测得了振荡频率为12.978 GHz的微波信号的频谱图和相位噪声图,并且在Ku波段通过直接调节SOA注入电流得到调谐范围为40 MHz,调谐步长约为2 MHz的微波信号输出.在整个调谐范围内,输出微波信号的相位噪声在偏离中心频率10 kHz处低于-75 dBc/Hz.%A tunable dual-loop optoelectronic oscillator(OEO)based on nonlinear polarization rotation effect in a semiconductor optical amplifier(SOA)is presented and theoretical fundamentals of the design are explained.Experi-ment results of a 12.978 GHz radio frequency signal with a high quality are obtained. About 40 MHz tunable range at Ku-band with a fine step about 2 MHz is realized by directly tuning the SOA injection current.The phase noise of generated radio frequency(RF)signal is lower than -75 dBc/Hz at an offset of 10 kHz.【期刊名称】《电子器件》【年(卷),期】2018(041)001【总页数】5页(P45-49)【关键词】光电振荡器;可调谐;双环;半导体光放大器;非线性偏振旋转【作者】胡才雨;陈翰;孙小菡【作者单位】东南大学光传感/通信综合网络国家地方联合工程研究中心,南京210096;东南大学光传感/通信综合网络国家地方联合工程研究中心,南京210096;东南大学光传感/通信综合网络国家地方联合工程研究中心,南京210096【正文语种】中文【中图分类】TN752.5传统电振荡器的性能受限于其在高频时所能达到的Q值。
Ku波段介质锁相抗振频率源研制
Ku波段介质锁相抗振频率源研制
丰春锦;高翠琢;宋庆华
【期刊名称】《舰船电子对抗》
【年(卷),期】2015(038)002
【摘要】提出了一种混频介质锁相的方案,对Ku波段的发射信号进行一次混频锁相得到Ku波段的本振信号,实现了本振信号与发射信号的相位同步.电路设计采用了低噪底鉴相芯片和自主设计的低相噪Ku波段介质压控振荡器(DRVCO).结构设计中充分考虑抗振动性能,并用ANSYS软件对结构进行力学仿真,达到很好的抗振动效果,组件外形尺寸为110 mm×65 mm×13 mm.测试结果表明,静态下该Ku波段频率源输出功率12 dBm,杂波抑制比≥70 dBc,相位噪声-91 dBc/Hz/@1 kHz,-105 dBc/Hz@10 kHz;振动条件下1 kHz、10 kHz处相位噪声恶化不超过3 dB.【总页数】4页(P97-100)
【作者】丰春锦;高翠琢;宋庆华
【作者单位】中国电子科技集团公司第13研究所,石家庄050051;中国电子科技集团公司第13研究所,石家庄050051;中国电子科技集团公司第13研究所,石家庄050051
【正文语种】中文
【中图分类】TN94
【相关文献】
1.Ka波段低相噪锁相频率合成源的研制 [J], 王自力
2.Ku波段宽带低噪声雷达频率源的研制 [J], 魏春林;刘光祜
3.Ku波段低相噪频率源的研制 [J], 周建;张玉兴
4.一种高密集全单片微波集成电路Ku波段锁相频率源微型组件 [J], Ohira,T;徐光争
5.一种C波段低相噪锁相频率源的研制 [J], 苗一新;曾瑞锋;杨磊;许庆
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Ku波段介质振荡器(DRO)研制实例
Ku波段介质振荡器(DRO)研制实例卢士强杨国渝（电子科技大学微波工程系邮编：610054 ）摘要：本文介绍了用三维场精确仿真介质谐振器，并运用负阻理论和谐波平衡法来设计12.75GHz的GaAs MESFET介质稳频振荡器（DRO）。
设计过程使用了Agilent公司的ADS(Advanced Systerm Design )软件对DRO进行了非线性分析和优化设计。
最终对振荡器的性能进行了评估。
关键词：负阻、介质谐振器、振荡器、场效应管、谐波平衡法。
一． 引言振荡器是微波毫米波系统的关键部件之一，其性能好坏直接关系到系统的性能指标。
介质振荡器具有低相噪、高频率稳定度和结构简单等优点。
因此，介质振荡器已成为一种应用广泛的毫米波频率源。
以往的DRO设计，一般通过理论计算DR（介质谐振器）部分，然后通过等效电路转为近似路仿真，然后再经过反复的调试实验，才能成为正品。
本文则运用了三维场的仿真来精确计算DR以及其与微带线耦合的空间的三维场，代替了以往的近似路仿真，从而使振荡器的设计更加准确。
最后运用ADS的软件优化功能，达到最终目标。
二． DRO振荡器设计过程GaAs MESFET振荡器常常用于中等功率以下的频率源，工作频率可达35GHz。
其具体设计形式有许多不同形式，本文采用一种常用的易于调试的负反馈电路。
如图1所示：图1 FET DRO振荡器电路图图2 DRO振荡器等效电路图具体步骤如下：1选用适当的MESFET和适当的电路拓扑结构，一般采用共漏或共源结构，有时也可以根据具体情况采用共栅电路。
加入网络正反馈或负反馈后，满足FET在栅极反射系数ГIN>1,从而使FET处于不稳定区域内。
2调节输出匹配电路，满足从栅极看向器件、负载的电阻为负阻。
即要满足稳定振荡条件：R in＋R L＝0 X in＋X L ＝0 。
3通过给定的FET小信号S参数设计完成上两个步骤后，再对GaAs FET振荡器进行大信号S参数仿真设计。
X波段隔离结构DRO的设计
X波段隔离结构DRO的设计作者：刘川来源：《价值工程》2011年第14期The Design of X Band DRO with Separated ConstructionLiu Chuan（State Grid，Research Institute of Information Technology & Communication Sgepri，Nanjing 210000，China）摘要：采用ADS和HFSS软件设计了一种X波段隔离结构的介质振荡器（DRO），通过电路仿真得到该电路振荡在8.75GHz，输出功率为9.5dBm，相位噪声为-115.4dBc/Hz@10kHz,-138.3dBc/Hz@100kHz,-167.3dBc/Hz@1MHz。
隔离结构加强了仿真对实物调试的指导意义，降低了调试的难度，并为DRO腔体的小型化提供了一种新思路。
Abstract： The software ADS and HFSS are applied to design a kind of X Band Dielectric Resonator Oscillator (DRO). The simulation shows that the circuit oscillates on the frequency of8.75GHz, the output power of DRO is 9.5 dBm and the phase noise is -115.4dBc/Hz@10kHz,-138.3dBc/Hz@100kHz,-167.3dBc/Hz@1MHz. The isolated construction strengthens the real debugging guide from simulation, lowers the difficulty of debugging and provides a new idea of cavity miniaturization of DRO.关键字：隔离结构介质振荡器相位噪声谐波平衡Key words： isolated construction；Dielectric Resonator Oscillator(DRO)；phase noise；harmonic balance中图分类号：TP39 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）14-0202-020引言微波频率源是通信、雷达等各种微波系统中的重要部件，在卫星通讯、电力系统自动化等领域也有良好的应用前景。
k波段推-推介质振荡器设计
基金项目:重庆市基础科学与前沿技术研究项目(cstc 2018jcyjAX 0014)收稿日期:2020-03-12㊀㊀㊀通信作者:赵世巍作者简介:赵世巍(1976-),男,江苏南京人,教授级高级工程师,主要从事微波㊁毫米波电路与系统,毫米波集成电路和芯片等研究;杨岚清(1994-),男,重庆人,研究生,研究方向为射频与微波集成电路㊂第39卷㊀第5期2020年5月电子元件与材料ELECTRONIC ㊀COMPONENTS ㊀AND ㊀MATERIALSVol .39No .5May .2020K 波段推-推介质振荡器设计杨岚清,赵世巍(重庆邮电大学光电工程学院,重庆㊀400065)㊀㊀摘要:为了满足现代通信系统对于高频率与高稳定性信号源的需求,提出一种K 波段介质振荡器㊂该振荡器通过推-推结构将两路子振荡器合二为一,使其能够在一个电路中同时实现振荡器和倍频器㊂在介质谐振器的两条耦合微带线上增加变容二极管模块,通过改变变容二极管的偏置电压调整谐振器中传输信号的相位㊂变容二极管模块的加入能够有效降低有源器件不一致性对电路的影响,减少两个子振荡器在基频处对输出信号的干扰,同时让振荡器获得200MHz 左右的输出信号频率可调范围㊂测试结果表明:在输出频率为20.96GHz 时,输出功率约为-4.59dBm ,在10kHz 时达到-66.50dBc /Hz 的相位噪声,在100kHz 时达到-94.31dBc /Hz 的相位噪声,基波抑制度达到-25.42dBc ㊂关键词:推-推振荡器;介质谐振器;可调频率;相位噪声;谐波抑制度DOI :10.14106/j .cnki .1001-2028.2020.05.011中图分类号:TN 752㊀㊀㊀文献标识码:A ㊀㊀㊀文章编号:1001-2028(2020)05-073-06Design of push -push dielectric oscillator for K -band applicationsYANG Lanqing ,ZHAO Shiwei(College of Optoelectronic Engineering,Chongqing University of Posts and Telecommunication,Chongqing 400065,China)㊀㊀Abstract :In order to meet the needs of modern communication systems for high -frequency and high -stability signal sources ,a K -band dielectric oscillator was proposed.Two sub -oscillators combined into one through a push -push structure ,enabling it toimplement both the oscillator and the frequency doubler in one circuit.A varactor module was added to the two coupled microstrip lines of the dielectric resonator ,and the phase of the transmission signal in the resonator was adjusted by changing the bias voltage of the varactor.Due to the addition of varactor diode module ,the impact caused by the inconsistency of the active device and the interference of the two sub -oscillators on the output signal at the base frequency can be reduced effectively.The oscillator could obtain an adjustable output signal frequency range about 200MHz.The test results show that when the output frequency is 20.96GHz ,the output power is approximately -4.59dBm ,the phase noise reaches -66.50dBc /Hz at 10kHz ,and the phase noise reaches -94.31dBc /Hz at 100kHz.The degree of suppression reaches -25.42dBc.Key words :push -push oscillator ;dielectric resonator ;tunable frequency ;phase noise ;harmonic suppression㊀㊀近年来,为满足现代微波通信系统对信号传输质量与容量的要求,设计高稳定度与低相位噪声的信号源至关重要㊂在诸如雷达和基站之类的无线系统中,振荡器的质量很大程度上决定了无线系统的整体性能㊂随着现代电子系统的工作频率越来越高,对本振(Local Oscillators ,LO )的要求也越来越严格[1]㊂推-推振荡器能有效扩展微波和毫米波振荡器电路中有源器件的工作频率范围,这是因为推-推振荡器采用两个相同的子振荡器,它们通过一个谐振器相互耦合[2]㊂子振荡器工作在基频,两个相同的子振荡器通过功率合成器合成输出二次谐波,同时实现振荡器与倍频器的功能㊂理想情况74㊀Vol .39No .5May .2020下,所有的基波和奇数阶谐波都被抑制,输出信号功率主要集中在二次谐波中[3]㊂推-推振荡器的相位噪声优于常规谐波振荡器,这是因为推-推振荡器的相位噪声可以通过相互同步得以改善,以此提高输出信号的稳定性[4]㊂此外,由于输出信号频率是子振荡器工作频率的两倍,这使得有源器件产生的噪声要低得多,从而降低振荡器的整体噪声㊂为了实现低相位噪声的推-推振荡器,通常使用高Q 值的介质谐振器(Dielectric Resonator ,DR )来稳定振荡信号并消除噪声成分[5-7]㊂同时介质谐振器具有体积小㊁质量小㊁价格便宜以及高稳定性等优点㊂本文设计的K 波段推-推介质振荡器,通过在介质谐振器模块中加入变容二极管,可以改变耦合微带线相位,实现工作频点可调㊂在2~15V 的偏置电压条件下,振荡器能够获得200MHz 左右的输出信号频率可调范围㊂实验结果表明,振荡器工作在20.96GHz 频点处时,输出功率为-4.59dBm ,基频抑制度达到-25.42dBc ,该频率点处的相位噪声为-66.50dBc /Hz @10kHz ,-94.31dBc /Hz @100kHz ㊂1㊀推-推介质振荡器原理谐振器是振荡器的重要模块之一,其频率选择性决定了振荡器相位噪声参数的好坏㊂介质谐振器是一种具有低损耗㊁高介电常数和高Q 值特点的谐振器,其通过与微带之间的耦合工作[8]㊂介质谐振器中介质块与耦合微带线贴合,被微带线中的电磁信号所激励㊂由于介质块的介电常数较高,电磁波会在介质块中来回反射而不会散射到空气中,这使得介质块中容易产生谐振,能够作为谐振器件使用[9]㊂常见的介质振荡器有两类,并联反馈式与串联反射式㊂推-推介质振荡器由两路串联反射式介质振荡器构成,两路子振荡器共用同一个介质块㊂如图1(a )所示为串联反射式介质振荡器的原理图,其设计方法基于负阻振荡器原理,图1(b )为其等效电路图㊂介质谐振器的谐振频率取决于其尺寸和介电常数,其中圆柱形介质谐振器最为常用,可以等效为两端开路的介质波导㊂对于圆柱形介质谐振器的谐振频率为[10]:(a )振荡器结构原理图;(b )振荡器等效电路图图1㊀串联反射式介质振荡器Fig .1㊀Series reflective dielectric oscillatorf (GHz )=34D εr D L+3.45æèçöø÷(1)式中:D 为介质谐振器的半径;L 为介质谐振器的高度;εr 为介质谐振器的相对介电常数㊂串联反射式介质振荡器利用介质谐振器的负阻效应抵消回路中的正阻损耗,维持谐振回路的持续振荡㊂晶体管等有源器件在直流偏置电压和匹配网络的作用下处于一种失稳状态,稳定振荡需要满足的条件是:Γin ∙ΓL =1(2)对于推-推介质振荡器,其最重要的功能是消除基频信号,并增强二次谐波信号,这表示在一个电路上可以同时实现两个功能,即振荡器和倍频器㊂通过推-推结构可以有效扩展有源设备的可用频率㊂此外,在20GHz 或更高频率下,难以制造具有高品质因数的介质谐振器,并且此时的微带电路会比较敏感,难以调试,因此选择推-推结构能够较好地实现20GHz 以上频段的振荡器㊂如图2所示为推-推介质振荡器中介质谐振器的结构图,其中介质谐振器以主导模式TE 01δ模式工作,信号功率在微带与介质谐振器之间形成磁耦合[11]㊂从图2中可以看出,两个微带中的感应电流存在着180ʎ的相位差㊂杨岚清等:K 波段推-推介质振荡器设计第39卷㊀第5期75㊀图2㊀推-推介质振荡器中的介质谐振器结构图Fig .2㊀Structure of dielectric resonator in push -pushdielectric oscillator推-推介质振荡器的结构图如图3所示,两路子振荡器为完全相同且独立的串联反射式介质振荡器,共用同一个介质谐振器㊂谐振器的两条耦合微带线分别连接到两个场效应晶体管(Field Effect Transistor ,FET )的栅极㊂与此同时,两路子振荡器的漏极输出端通过功率合成器合成输出功率㊂图3㊀推-推介质振荡器结构图Fig .3㊀Structure of push -push dielectric oscillator由于推-推介质振荡器中介质谐振器的耦合微带线产生的感应电流方向相反,这使得两个FET 的输入信号v in 1和v in 2是反相的,因此可以将两个输入信号分别表示为:v in1=A cos(ωt )(3)v in2=A cos(ωt +π)(4)两路子振荡器完全一致,则两个相同FET 的传递函数可以表示为:y =c 0+c 1x +c 2x 2+c 3x 3+㊃㊃㊃(5)当FET 加电工作时会存在非线性效应,在输出信号中产生谐波频率,因此输出信号可以表示为如下形式[12]:v out1=c 0+c 2A 22+c 1A +3c 3A 32æèçöø÷cos(ωt )+c 2A 22cos(2ωt )+c 3A 34cos(3ωt )+㊃㊃㊃(6)v out2=c 0+c 2A 22+c 1A +3c 3A 32æèçöø÷cos(ωt +π)+c 2A 22cos(2ωt )+c 3A34cos(3ωt +π)+㊃㊃㊃(7)由以上两个式子可以推断出,两路子振荡器输出信号的基频与奇次谐波是反相的,而偶次谐波则相位相同㊂将两路信号合成时则可以抵消基频,同时可以在总输出信号v out 中增强二次谐波㊂2㊀K 波段推-推介质振荡器设计两路子振荡器选用惠普的ATF -26884FET ,在调试电路过程中,偏置电压对振荡器能否起振有较大影响,通过不断改变偏置电压,最后选择栅极偏置电压V GS 为-0.8V ,漏极偏置电压V DS 为3.5V ㊂为了降低振荡器电路对直流电压源的影响,在偏置电路中采用两个扇形微带线,使其能够同时抑制基频与二次谐波两个频点的高频分量,采用这种方式能够有效减少电路中的寄生效应,同时保护直流电压源㊂如图4所示为双扇形微带偏置电路的结构示意图,其中靠近振荡器电路端的扇形微带距离FET 偏置点为四分之一工作波长㊂为了更好地抑制高频分量,同时考虑到加工精度,偏置电路线宽设置为0.2mm ㊂偏置电路微带线的S 21参数如图5所示,可以看出该偏置电路同时满足基频与二次谐波处对高频信号的隔离要求㊂对于推-推介质振荡器,如果选择工作于二次谐波频率的单频段功率合成器,只能在该频段上满足相应的匹配和隔离条件,而在基波频率上的隔离度较差,这会导致两路子振荡器之间互相干扰㊂因此本文选用双频段威尔金森功率合成器,将功率合成器的两个输入端口连接到两路子振荡器的输出端口,以组合来自两个子振荡器的二次谐波㊂如图6所示为双频段威尔金森功率合成器的S 参数仿真结果图㊂图4㊀双扇形微带偏置电路结构图Fig .4㊀Structure of dual sector microstrip bias circuit杨岚清等:K 波段推-推介质振荡器设计76㊀Vol .39No .5May .2020图5㊀偏置电路微带线的S 21参数Fig .5㊀S 21parameter of bias circuit microstripline图6㊀双频段威尔金森功率合成器的S 参数仿真结果Fig .6㊀S -parameter simulation results of dual -bandWilkinson power combiner介质谐振器选择灿勤科技公司提供的TE 40系列,该谐振器为增强与微带线之间的耦合,在介质块下方增加了厚度1.5mm ,直径3mm 的氧化铝支架(相对介电常数9.6)㊂谐振器相对介电常数为40,谐振频率(10.5ʃ0.1)GHz ,无载Q 值4000,频率稳定度ʃ3ˑ10-6/ħ,尺寸为直径4.3mm ,高2.3mm ㊂如图7所示为介质谐振器模块结构图,在两条耦合微带线接地端处加入一个变容二极管,与原有50Ω电阻串联连接㊂通过改变变容二极管的直流偏压,调整耦合微带线中传输信号的相位,从而实现对介质谐振器谐振频率的控制㊂变容二极管选用恩智浦的BB 181,在0.5~27V 的偏置电压范围内能够提供13~1pF 的电容㊂图7㊀介质谐振器模块结构图Fig .7㊀Structure of dielectric resonator module3 加工及测试结果如图8所示为K 波段推-推介质振荡器的实物图,该振荡器在Rogers 5880衬底上制造,相对介电常数为2.2,厚度为0.254mm ㊂如图9所示为振荡器测试环境示意图,使用Agilent N 9010A EXA 频谱分析仪对本文所设计的K 波段推-推介质振荡器性能进行测试㊂图8㊀K 波段推-推介质振荡器的实物图Fig .8㊀K -band push -push dielectric oscillator推-推介质振荡器通过SMA 连接器与柔性同轴电缆连接到分析仪,图10为振荡器在基频与二次谐波处的信号输出功率测试结果,基频与二次谐波的输出频率分别为10.48GHz 与20.96GHz ,考虑到连接电缆存在7dB 的插入损耗,实际基频输出功率为-30.01dBm ,二次谐波输出功率为-4.59dBm ㊂由此可以得出基频信号的谐波抑制度达到-25.42dBc ㊂杨岚清等:K 波段推-推介质振荡器设计第39卷㊀第5期77㊀图9㊀振荡器测试环境示意图Fig .9㊀Oscillator testenvironment(a )基频信号测试结果;(b )二次谐波信号测试结果图10㊀振荡器输出信号测试结果Fig .10㊀Oscillator output signal test results如图11所示为振荡器的相位噪声测试图,实验结果表明,在偏移中心频率10kHz 处的相位噪声为-66.50dBc /Hz ,而在100kHz 时则为-94.31dBc /Hz ㊂通过改变谐振器模块中变容二极管的偏置电压,能够调节振荡器输出信号频率㊂如图12所示为偏置电压分别为2V 与15V 时振荡器输出信号测试结果㊂实验结果表明,振荡器能够获得200MHz 左右的输出信号频率可调范围㊂(a )10kHz 处相位噪声;(b )100kHz 处相位噪声图11㊀振荡器相位噪声测试结果Fig .11㊀Oscillator phase noise testresults(a )偏置电压为2V 时;(b )偏置电压为15V 时图12㊀变容二极管在不同偏置电压时振荡器输出信号频率Fig .12㊀Oscillator output signal frequency of varactordiode at different bias voltages杨岚清等:K 波段推-推介质振荡器设计78㊀Vol .39No .5May .20204 结论本文提出了一种K 波段推-推介质振荡器,分析了介质谐振器的原理与实现㊂通过介质谐振器耦合微带线接地端的变容二极管调节谐振电路的相位,改变变容二极管偏置电压,振荡器的输出信号能够获得200MHz 的频率可调范围㊂振荡器工作在20.96GHz 时的相位噪声在10kHz 时达到-66.50dBc /Hz ,在100kHz 时达到-94.31dBc /Hz ,基波谐波抑制度达到-25.42dBc ㊂从理论分析和实物测试结果可以看出,本文所设计的振荡器在所需的工作频段能够得到良好的基波抑制度和相位噪声水平㊂参考文献:[1]Olokede S S ,Zaki S B ,Mahyuddin N M ,et al.Designof a negative conductance dielectric resonator oscillator for X -bandapplications [J ].RadioelectronicsandCommunications Systems ,2017,60(9):413-422.[2]Sinnesbichler F X ,Geltinger H ,Olbrich G R.A 38-GHz push -push oscillator based on 25GHz f T BJT s [J ].IEEEMicrowave and Guided Wave Letters ,1999,9(4):151-153.[3]LimaEN ,TanakaT ,ToyodaI.Phasenoiseimprovement of a Ku -band push -push oscillator using injection locking via two magnetic coupling points [C ]//Asia Pacific Microwave Conference.Kyoto ,Japan :The Institute of Electronics Information andCommunication 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8.75GHz介质振荡器的设计与仿真
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体 管任 意两端 口。如果 晶体管在振荡频率 下满足绝对稳
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晶体 管 必须 工 作 在 非 稳 定 状 态 。 因 为 这样 ，两 端 口一 个
Ｅ ＸＣＨ ＡＮＧＥ ＯＦ Ｅ ＥＲｌ ＮＣＥ 经 验 交 流 ＸＰ Ｅ
６ ９
８７ ＧＨ 介 质 振 荡器 的设 计 与仿 真 ．５ ｚ
刘 川 （ 网 电力 科 学研 究 院 信 息 与 通 信 研 究 所 国
江苏南京
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摘 要 ：本 文 基 于 负 阻振 荡 原 理 ，利 ／Ａ ￣ ＤＳ （ ｄ ａ ｃｄＤｅｉｎ Ｓ ｓ ｍ ）软 件 和 ＨＦ ｓ 件 对 ］ Ａ ｖ ｎ ｅ ｓ ｙｔ ｇ ｅ ｓ软 ８７ ＧＨｚ 质 振 荡 器 （ ．５ 介 ＤＲＯ ）进 行 了仿 真 设 计 。 同 时 ， 阐述 了ＤＲｏ设 计 的 一 些 要 点 。 论 文 最 后 给 出 了ＤＲＯ的 仿 真 结 果 ，在 ８７ Ｇ 频 率 上 ，输 出 功 率 为 ６７ Ｂ ，相 位 噪 声 为 一 ２ ．ｄ ｃ ．５ Ｈｚ ．ｄ ｍ １ ５９ Ｂ ／ Ｈｚ ０ ＠１ ＫＨｚ一 ３ ．ｄ ／ ＠１ ０ ， １ ７８ Ｂｃ Ｈｚ ０ ＫＨｚ一１ ６５ ＢｃＨｚ １ ， ５ ．ｄ ／ ＠ ＭＨｚ 。 关 键 词 ：介 质 振 荡 器 ；相 位 噪 声 ；谐 波 平衡 ； 负 阻振 荡理 论
X波段DRO频综源的设计
－ＩＩ．
独创性声明
本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意。
摘要
本文分析了振荡器的基本原理，介绍了振荡器的两种基本模型；给出了应用 广泛的环路增益公式的推导过程，并提出了新的环路增益公式：讨论了振荡器相 位噪声的线性化模型；介绍了锁相环的基本原理，分析了锁相环各部分电路相位 噪声的传递函数。
从介质谐振器（ＤＲ）微带耦合模型出发，分别对带阻式耦合和带通式耦合 进行了讨论，研究了ＤＲ微带耦合模型的互感，耦合系数和品质因数；应用ＣＳＴ、 ＡＤＳ和Ａｎｓｏｆｔ Ｄｅｓｉｇｎｅｒ仿真软件、集总参数等效电路、函数模型对ＤＲ微带耦 合模型进行了仿真和优化。
本文介绍了介质谐振振荡器（ＤＲＯ）的分类，并对其中的反射式ＤＲ０和并 联反馈式ＤＲＯ进行了优化设计。综合运用ＤＲ微带藕合的上述分析工具，有效 地提高优化设计的速度和准确性。研制了反射式ＤＲＯ和并联反馈式ＤＲＯ，通过 实测，测试结果与仿真分析吻合较好，其主要性能指标达到了设计要求。
同时，本文还分析了ＤＲＯ稳频锁相设计方案的相位噪声指标，利用软件对 锁相环的环路滤波器进行了设计，研制了ｘ波段的点频锁相源。
Ｔｈｃ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｔｈｅ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｒｅｓｏｎａｔｏｒ（ＤＲ）ａｎｄ ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ ｈａｓ ｂｅｅｎ ａｎａｌｙｚｅｄ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ，ａｎｄ ｔｈｅ ｂａｎｄ－ｐａｓｓｅｄ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｍｏｄｅｌ ａｎｄ ｔｈｅ ｂａｎｄ－ｓｔｏｐｐｅｄ
DRO设计
南京理工大学毕业设计(论文)外文资料翻译学院（系）：电子工程与光电技术学院专业：通信工程姓名：顾江川学号： 0504220129外文出处：Exclusive Agents for NEC RF, Microwave and (用外文写)Optoelectronic semiconductor products inthe U.S. and Canada附件： 1.外文资料翻译译文；2.外文原文。
数字通信系统中Ku波段介质谐振振荡器的设计考虑翻译：顾江川学号：0504220129一．摘要本应用指南将叙述介质谐振振荡器设计者选择建立在性能要求基础上的拓扑结构和设备的过程，DROs因为他们的高效，低噪声和良好的输出功率和高温度稳定性而成为有吸引力的微波源。
他们相对于其他信号源（如腔振荡器，微带振荡器或乘以晶体振荡器）来说有一个低廉的成本，恰当的大小和稳定的工作状态。
用数字直接广播系统（分布式数据库系统）中本地Ku波段低噪声振荡器模块的应用作为一个实例，本文将演示主频在11.25Ghz条件下NEC的一款新的使用超低价塑料封装MESFETs的介质振荡器。
所需要的系统规格和设计演示将详细介绍，文章随后讨论如何选择一个适当的设备以及如何确定包含在非线性模型中的相位噪声参数。
重点审查基本DRO 的拓扑结构和反射型振荡器，本文所得的线性和非线性模拟使用了HP - EEsof系列四准确地预测DRO中的表现。
我们也考虑了测量结果和实际的“板凳优化”方法。
最后，至关重要的是设计师商业产品的成本，DRO部分和硬件部分的成本子那个和也会统计出来。
它仅采用了可应用于高频通信系统的几个的介质振荡器的设计技术，它可能不会作为被最优化的设计解决方案而被所有银行采用。
二．说明在分布式数据库系统的系统应用中， DRO中必须表现出低相位噪声，以满足数字调制方案和误码率（ BER ）的要求。
它还必须有最低限度的频率漂移温度保持接收机锁定到选定的通道，并应提供足够的输出功率，以直接驱动混频器降（通常是二极管环或积极砷化镓场效应管混频器）。
Ku波段低相噪锁相介质振荡器
S <H ( f )
=
1 K2d
KVCO
ω
2
S <b ( f ) + S <VCO ( f )
(4)
由此可见 , 环路对 VCO 的噪声响应呈高通响
应 , B h (即 ωn) 越大 , 环路对它们的抑制就越强 。
2 低相噪锁相介质振荡器的设计
211 设计依据 在理想情况下 , 锁相的典型相位噪声计算公式
Abstract : Ku2band low phase noise locking phase oscillator with dielectric resonator was developed using sampling phase2locked technology. The theory and its characteristics of sampling phase2locked loop were analyzed and the design process was described. The circuit was realized with ideal low phase noise , and it was tested and modulated. The results show that the output frequency of the sampling locking phase oscillator is 17 GHz , output power is ≥10 dBm , spurious rejection ratio is ≥70 dBc , phase noise are - 103 dBc/ Hz @ 1 kHz , - 107 dBc/ Hz @10 kHz , - 110 dBc/ Hz @100 kHz , - 128 dBc/ Hz @1 MHz.
Ku波段磁绝缘线振荡器的数值模拟
Ｋｕ波 段磁 绝 缘 线 振 荡 器 的数值 模 拟
文 杰 ， 田扬超 ， 范植开 ， 陈代兵 ， 王 冬。 秦 奋。 。 ，
（ ．中 国科 学技 术 大学 国家 同步 辐 射 实 验 室 ，合肥 ２ ０ ２ ； １ ３ ０ ９
２ 中国 工 程 物 理 研 究 院 应 用 电子 学 研 究 所 ，高 功 率 微 波 技 术 实 验 室 ，四川 绵 阳 ６ １ ０ ） ． ２ ９ ０
增大 磁绝 缘线 振 荡器 提取 效率 和器 件输 出功 率方 面 已经 取得 了重要 进展 ， 单 脉 冲 比能位 于 高 功率 微 波器 件 其
的首 位 ， 为高功 率 微波研 究 领域 的热 点 之 一 。从 工 作 的频 段划 分 ， ］成 目前 对 于 ＭＩ Ｏ 的研 究 主要 集 中在 Ｉ Ｌ
第 ２ ３卷第 ｌ １期 ２１ ０ １年 １ １月
强 激 光 与 粒 子 束
ＨＩ ＧＨ ＰＯＷ ＥＲ ＬＡＳＥＲ ＡＮＤ ＰＡＲＴＩ ＣＬＥ ＢＥＡ Ｍ Ｓ
Ｖｏ ． ３ １ ２ ，ＮＯ １ ． １
ＮＯＶ ．， ２ １１ ０
文 章 编 号 ： １ ０— ３２ ２ 儿 ）１３４ —４ ０ １４ ２ （ ０ １ — ０ ７０
生微 波 。图 １是 Ｋｕ波 段 ＭＩ Ｏ 的结 构 ， Ｌ 与常 见 的 负载 限 制型 ＭＩ Ｏ 的慢波 结 构 不 同 的是 ， 文 的 Ｋｕ波 段 ＭＩ Ｏ Ｌ 本 Ｌ
Ｆｉ ．１ Ｋｕ ｂ ｎ Ｉ ｇ ａ ｄ Ｍ ＬＯ
图 １ Ｋｕ波 段 ＭＩ Ｏ Ｌ
扼流 腔 的扼 流作用 是通 过 增大外 半 径实 现 的 。
波段 和 Ｃ波段 Ｅ 。由于标 志 高功率 微 波器 件 性 能 指标 的度 量 因子 为 峰值 微 波 功 率 与信 号 频 率 平方 的乘 ］
ku波段pdro的设计与实现
Keyword: DRO PDRO Low phase noise Third-order PLL
IV
Abstract目录V Nhomakorabea目录
摘 要................................................................................................................................I Abstract ........................................................................................................................... III 目 录.............................................................................................................................. V 第一章 绪 论...............................................................................................................1
微波介质振荡器抗振结构的模态分析及其设计
微波介质振荡器抗振结构的模态分析及其设计作者：刘勇来源：《科技资讯》2019年第12期x摘; 要：在进行微波部件和组件结构设计的时候，利用有限元模态分析法进行设计能够提高相关结构的可靠性和产品的性能。
用模态分析对微波介质振荡器进行分析，从而得到其相应的固有频率、振型以及其接受到压力时的应变分布情况，在产品抗振结构的设计中，能够提供更好的优化设计方案。
经过相应的结构优化，在100～1kHz范围、功率谱密度为0.08/Hz的强振动条件下，Ku波段的微波介质振荡器的相噪恶化不会超过5dB，其输出的信号频谱不会出现扭曲、杂波，在实际工程中达到了一定的需求。
关键词：微波介质振荡器; 模态分析; 抗振结构设计中图分类号：TN572 ; ; ; ; ; ; ; ; 文献标识码：A ; ; ; ; ; ; 文章编号：1672-3791（2019）04（c）-0067-02随着社会科学技术的不断发展，无线通信技术已经广泛的应用到人们的日常生活中。
在现代电子系统中，微波介质振荡器是其不可或缺的重要组成部分。
在导航系统、卫星通信等领域，微波介质振荡器都得到了广泛的使用。
有限元分析法是通过模态分析来分析微波部件的结构，通过改善振荡器等微波部件的结构，提高微波部件结构的固有频率，从而在微波部件的使用过程中，避免其与安装板发生共振的情况出现，增加振荡器等微波部件的稳定性。
通过分析微波部件的固有振型，改进相关的结构，能够得到最优化的结构设计方案。
1; 关于微波部件结构的模态分析微波介质振荡器作为微波部件的一种，首先我们可以谈一谈使用模态分析法对微波部件分析情况。
在对微波部件结构的固有频率和振型等振动特性分析时，通常会使用模态分析法。
在分析的过程中，如果发现部件结构的固有频率越高，那么结构的刚度就越大，微波部件的可靠性就越高。
安装板有属于自己的基频，但其频率不能够高于微波部件的固有频率，只有这样，微波部件和安装板之间产生共振的情况才会避免出现。
Ku波段高线性度DRO的设计
Ku波段高线性度DRO的设计
彭文峰;廖佳;于小军
【期刊名称】《电子工程师》
【年(卷),期】2002(28)12
【摘要】在 Ansoft非线性电路设计软件 Serenade支持下 ,通过变容管的选取 ,输出端的优化匹配 ,设计了一中心频率为 18GHz的高线性度的场效应管介质谐振器稳频振荡器。
测试结果表明 ,此振荡器具有非常好的线性度和很低的相位噪声 ,可以为微波锁相环路提供高品质的 DRO。
【总页数】4页(P55-57)
【关键词】Ku波段;高线性度;DRO;介质谐振器;变容二极管;振荡器;参数计算;噪声【作者】彭文峰;廖佳;于小军
【作者单位】南京理工大学电光学院
【正文语种】中文
【中图分类】TN752.5
【相关文献】
1.一种高隔离度Ku波段双频双极化微带天线阵 [J], 徐烨;梁仙灵;王文智;叶声;陈振宁;耿军平;金荣洪
2.基于波导合成高效高集成度 Ku 波段发射机 [J], 樊锡元;范宇;沈项东;杨柳彬
3.高线性高输出功率Ku波段GaAsFET [J], 陈裕权;
4.对Ku波段200 W高线性固态功放的研制 [J], 周二风
5.高稳定度中功率C波段耿氏DRO [J], 谢家德
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Ku波段0.18μm CMOS压控振荡器电路设计
Ku波段0.18μm CMOS压控振荡器电路设计
冯海洋;杜慧敏;张博;明远先
【期刊名称】《电子技术应用》
【年(卷),期】2014(40)4
【摘要】在TSMC 0.18μm RF CMOS工艺下设计了一个Ku波段电感电容压控振荡器,该电路采用NMOS交叉耦合型,结合滤波技术降低相位噪声,并利用开关电容阵列为其扩频,使电路获得卓越的性能。
后仿真结果表明,该电路实现了10 GHz^14 GHz的宽调频,在整个频带内其相位噪声低于-112 dBc/Hz在1 MHz的偏移处;在1.8 V的电压下,核心电路工作电流为5 mA。
【总页数】4页(P32-34)
【关键词】电感电容压控振荡器;Ku波段;相位噪声
【作者】冯海洋;杜慧敏;张博;明远先
【作者单位】西安邮电大学电子工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TN432
【相关文献】
1.一款0.18μm CMOS辐射加固差分压控振荡器 [J], 赵振宇;郭斌;张民选;刘衡竹
2.基于0.18 μm CMOS工艺的6 GHz环形压控振荡器设计 [J], 吴春红;朱恩;王雪艳;郁炜嘉;程树东;王志功
3.0.18μm CMOS工艺全集成LC谐振压控振荡器的优化设计 [J], 李智群;王志功;
张立国;徐勇;章丽;熊明珍
4.Ku波段压控振荡器设计 [J], 徐彩红;熊杰;王莹
5.一种芯片集成Ku波段MESFET压控振荡器的设计 [J], 刘海文;孙晓玮;盛怀茂;钱蓉;周;李征帆
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Ku波段介质振荡器(DRO)研制实例
卢士强杨国渝
（电子科技大学微波工程系邮编：610054 ）
摘要：本文介绍了用三维场精确仿真介质谐振器，并运用负阻理论和谐波平衡法来设计12.75GHz的GaAs MESFET介质稳频振荡器（DRO）。
设计过程使用了Agilent公司的ADS(Advanced Systerm Design )软件对DRO进行了非线性分析和优化设计。
最终对振荡器的性能进行了评估。
关键词：负阻、介质谐振器、振荡器、场效应管、谐波平衡法。
一． 引言
振荡器是微波毫米波系统的关键部件之一，其性能好坏直接关系到系统的性能指标。
介质振荡器具有低相噪、高频率稳定度和结构简单等优点。
因此，介质振荡器已成为一种应用广泛的毫米波频率源。
以往的DRO设计，一般通过理论计算DR（介质谐振器）部分，然后通过等效电路转为近似路仿真，然后再经过反复的调试实验，才能成为正品。
本文则运用了三维场的仿真来精确计算DR以及其与微带线耦合的空间的三维场，代替了以往的近似路仿真，从而使振荡器的设计更加准确。
最后运用ADS的软件优化功能，达到最终目标。
二． DRO振荡器设计过程
GaAs MESFET振荡器常常用于中等功率以下的频率源，工作频率可达35GHz。
其具体设计形式有许多不同形式，本文采用一种常用的易于调试的负反馈电路。
如图1所示：
图1 FET DRO振荡器电路图图2 DRO振荡器等效电路图
具体步骤如下：
1选用适当的MESFET和适当的电路拓扑结构，一般采用共漏或共源结构，有时也可以根据具体情况采用共栅电路。
加入网络正反馈或负反馈后，满足FET在栅极反射系数ГIN>1,从而使FET处于不稳定区域内。
2调节输出匹配电路，满足从栅极看向器件、负载的电阻为负阻。
即要满足稳定振荡条件：R in＋R L＝0 X in＋X L ＝0 。
3通过给定的FET小信号S参数设计完成上两个步骤后，再对GaAs FET振荡器进行大信号S
参数仿真设计。
即在ADS 软件中，运用谐波平衡法进行最后的整个电路的优化仿真设计。
主要包括相噪优化、功率优化、频率点优化等。
三． DR （介质谐振器）的三维仿真
DR （介质谐振器）是DRO 设计中一个最为重要的部件。
圆柱形介质块是一种高Q 的谐振器，其R 0值很高，通常为几十KOhm 谐振时L 和c 电抗值大小相等符号相反，其谐振频率由下式确定，F o ＝
LC π21。
DR 的与微带的耦合结构如图3a 所示，其等效电路如图3b 所示。
图3a DR 介质谐振器结构图
图3b DR 等效电路 图3c 等效二端口网络
图3b 是把DR 等效为路结构计算的。
我们通过CST 软件仿真，可以得到如图3c 所示的一个二端口网络，来取代原电路的DR 部件。
然后运用ADS 软件进行电路优化设计。
四. DRO 实际应用设计
首先，我们选择了安捷伦公司的ATF26884高性能的场效应管。
其静态工作点在V CE ＝5V 、I d ＝30mA 。
圆柱介质块：D ＝4.2mm , H=2.4mm, h=8mm, εr =30。
运用CST 对DR 与微带耦合的结果如图4。
图4 DR的仿真结果
经过ADS对电路的大信号优化仿真，得到了DRO的偕波平衡仿真结果和瞬态仿真结果，如图5，图6，图7所示。
从中可以看到DRO从起振到稳定振荡的全过程。
在12.75GHz ，输出功率超
过了13dBm，相噪小于－105dBc 。
图5输出振荡频率和功率
图6 输出相位噪声
图7 振荡器的起振过程
参考文献
[1] 费元春.微波固态频率源理论、设计、应用[M].北京：国防工业出版社，1994。
[2] Jones, R ,“Low phase noise dielectric resonator oscillator ”，Frenquecy Control , 1990 。
[3] Oliver Bernard，“Simulate and build a Ku－band DRO”，Microwave&RF，MAY2000。
作者简介：
卢士强 ，男，山东茌平县人，硕士研究生。
主要研究方向为：微波毫米波电路与微波毫米波电路与系统的研究。
Email：lulu98777@
杨国渝, 男，四川省成都市人，教授，硕导，主要从事微波毫米波电路及系统等方向的研究应用。
Email: yangluo619@
The design of the Ku band Dielectric Resonator Oscillator
Lu Shiqiang (Master) Yang Guoyu (Professor)
(The Department of the Microwave and Engineering of UESTC of China Postalcode : 610054 ) Abstract: The article introducs how to accurately simulate the Dielectric Resonator ,and how to design the GaAs MESFET Dielectric Resonator Oscillator (DRO) in the 12.75GHz by Negative Resistance theory and Harmonic Balance theory. The soft of Advanced Systerm Design of the Agilent will be used in the nolinerity analyses and optimization design of the DRO . At last , the article estimates the behavior of the DRO .
Key Words : Negative Resistance , Dielectric Resonator , Oscillator , Field Effect Transistor , Harmonic Balance theory 。
Lu Shiqiang, Male, Born in 1979, Postgraduate. His research interest is Microwave & MW circuits and Microwave & MM wave circuits and systems. Email: lulu98777@
Yang Guoyu, Male, Born in 1947, Professor, PHD. His research interest is microwave and MM-wave circuits and systerms。
Email: yangluo619@。