微波壓控振蕩器與毫米波波導(dǎo)耦合器研究.pdf

1、在現(xiàn)代雷達(dá)和通信系統(tǒng)中，一個(gè)高質(zhì)量的頻率源是保證系統(tǒng)性能指標(biāo)的關(guān)鍵。而在目前常用的頻率源如鎖相環(huán)(PLL)頻率合成器中，壓控振蕩器(VCO)是其核心部件。波導(dǎo)耦合器則是微波毫米波系統(tǒng)的常用部件。本文主要針對應(yīng)用于鎖相環(huán)的C波段和X波段VCO及應(yīng)用于毫米波系統(tǒng)的波導(dǎo)耦合器這兩個(gè)部件的設(shè)計(jì)和工程實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了深入研究。主要研究進(jìn)展包括以下三個(gè)方面。
　　 1.首先結(jié)合負(fù)阻振蕩器的工作原理，討論了壓控振蕩器的小信號S參數(shù)和大信號分析設(shè)計(jì)方

2、法，并對如何展寬頻帶和降低相位噪聲做了理論分析。其次，利用前面總結(jié)的設(shè)計(jì)方法，采用低相位噪聲HEMT管作為有源器件，分別設(shè)計(jì)了共源反饋結(jié)構(gòu)的C波段壓控振蕩器電路和共柵反饋結(jié)構(gòu)的X波段壓控振蕩器電路。考慮分布參數(shù)的影響，建立了變?nèi)莨芎图须娙莸臏?zhǔn)確電路模型，為提高設(shè)計(jì)精度提供了保障。
　　 對C波段VCO實(shí)驗(yàn)樣品進(jìn)行了調(diào)試和性能測試，實(shí)測結(jié)果為：可調(diào)諧工作頻率范圍為5.7～6.8GHz，調(diào)諧帶寬1.1GHz（相對帶寬17.7％），

3、輸出功率2～10dBm，在偏離載頻1MHz處的相位噪聲為-103.4dBc/Hz。
　　 X波段壓控振蕩器分別采用了兩種不同的諧振結(jié)構(gòu)，其中采用變?nèi)莨芏私娱_路微帶線諧振結(jié)構(gòu)的VCO實(shí)測工作頻率為9.13-10.19GHz，調(diào)諧帶寬1.06GHz，在整個(gè)工作頻帶內(nèi)輸出功率均大于8.5dBm，功率平坦度為±1dB。采用變?nèi)莨芏私拥仉娙葜C振結(jié)構(gòu)的VCO實(shí)測工作頻率7.67～10.06GHz，調(diào)諧帶寬2.4GHz（相對帶寬27.3％），

4、輸出功率2.4～8.3dBm，在偏離載頻1MHz處測量得到的相位噪聲為-110.3dBc/Hz。
　　 另外，本文還設(shè)計(jì)了工作中心頻率為12GHz的VCO，當(dāng)調(diào)諧電壓在O～13V范圍內(nèi)變化時(shí)，VCO實(shí)測工作頻率11.48～12.8GHz，調(diào)諧帶寬1.3GHz，輸出功率0～7.4dBm。
　　 2.采用全波長環(huán)形諧振器作為諧振單元設(shè)計(jì)了一種具有諧波提取功能的新型振蕩器。該振蕩器利用環(huán)形諧振器的正交雙模特性，使基波在輸出端反