推–推振荡器共用谐振器分析与低相位噪声设计

为实现低相位噪声平面振荡器,对推-推振荡器的共用谐振器与相位噪声优化方法进行了研究。提出一种基于多环式开口谐振环的差分传输线,通过加载一对耦合谐振环的方式实现2个单元振荡器之间的弱耦合,提高了共用谐振器的频率选择特性。基于该结构设计并实现了一种X波段推-推振荡器,在设计中采用一种基于振荡器有源品质因子的相位噪声优化方法。测试结果表明：该振荡器在输出二次谐波9.52 GHz处的相位噪声为-115.48 dBc/Hz@100 kHz,基波抑制度达到-54.55 dBc。     

X波段介质谐振器振荡器和缓冲放大器的研究

微波振荡器代表所有基本微波通信系统的能源来源。研究设计8．95GHz的低噪声砷化镓场效应管并联反馈介质谐振器振荡器,为了放大输出功率和提高负载牵引,在介质谐振器振荡器后一级加缓冲放大器,最终的输出功率是＋13．33dBm。测试证明输出信号的相位噪声偏离中心频率100kHz可达-116．49dBc／Hz,偏离中心频率10kHz可达-91．74dBc／Hz。     

900 MHz压控振荡器设计

采用集总元件变容二极管和超高频三极管设计900 MHz压控振荡器,根据ADS2006A软件仿真确定了压控振荡器的电路参数,并对相关指标如相位噪声、调谐带宽、稳定系数、输出功率和谐波电平等进行了仿真,通过调整电路参数,优化电路结构,实现了工作频率为1 GHz、调谐带宽为90 MHz的压控振荡器,其相位噪声在偏移中心频率10 kHz处为-105 dBc/Hz,在100 kHz处为-120 dBc/Hz,该设计大大降低了系统成本.     

Ku波段低相噪推-推式VCO单片集成电路

基于InGaP-GaAs HBT工艺设计了一款Ku波段推-推式压控振荡器(VCO)微波单片集成电路(MMIC)。采用改进的虚地反馈法对基本振荡单元的奇偶模进行了分析,用谐波平衡法对相位噪声和输出功率进行了优化设计。用ADS软件完成了原理图和电磁场仿真,用Candence Virtuoso完成了版图设计。此VCO MMIC频率覆盖14.5～15 GHz,在2.2 mm×1.2 mm的面积内集成了变容二极管、谐振电路、负阻产生电路,具有体积小、成本低、相位噪声低等特点。在4.2 V单电源电压下,其静态电流为150 mA,典型输出功率为10 dBm,频偏为100 kHz时的单边带相位噪声为-105 dBc/Hz。     

低相噪硅雷达射频频率源的研究与设计

分析了频率源中各个模块的噪声传递函数,确定影响近端噪声的模块分别是鉴频鉴相器-电荷泵(PFD-CP)、分频器;在默认分频器相位噪声为-158dBc/Hz,通过matlab建模推断,需要PFD-CP模块在10kHz频偏处的输入噪声达到-143dBc/Hz,才能实现频率源输出信号在10kHz频偏处相位噪声-107dBc/Hz。采用0.18μmSiGe BiCMOS工艺,设计了整块芯片,着重优化了PFD-CP模块的输入噪声,经过spectre仿真,PFD-CP模块的输入噪声为-146dBc/Hz,经过实测,输出信号在10kHz频偏处相位噪声为-108dBc/Hz,达到设计预期。     

采用两个SC切谐振器的低噪声甚高频晶体控制振荡器

本文叙述一种新颖的双晶体控制甚高频晶体振荡器电路的设计与性能,这种振荡器电路的输出信号单边相位噪声谱远低于常规单晶体振荡器得到的噪声谱。采用多(双)晶体谐振器可使离载波偏 f≤1 kHz 的边带相位噪声电平减小5dB。这种振荡器是对称式的,包含两个低选择性调谐回路(防止振荡在晶体 B 模谐振频率上),因此每个谐振器以相同的方式工作。两个 SC 切晶体谐振器都在高激励电平(5到8毫瓦)上工作,振荡器的两个单独输出信号是通过各自与同型式共基极缓冲放大器相串联的谐振器提取的。当调制频率超过谐振器有载带宽时,由于谐振器的窄带传输响应,使振荡器信号相位噪声被进一步抑制。此外,还因为两个负载电路(缓冲放大器)的附加噪声谱不相关,故在高调制频率(f≥10kHz)上,信号频率在负载电路输出端相加,可使输出信号的边带相位噪声电平减小3dB。用80兆赫样机振荡器进行了验证,测得它的边带相位噪声电平:f=100赫时为-134dB/Hz,f=1kHz 时为-164dB/Hz 和 f≥10kHz时为-181dB/Hz。后来单独对振荡器用谐振器的短期稳定度进行测量,结果表明,在 f=1kHz 以下的振荡器输出信号的边带相位噪声电平是由谐振器不稳定性引起的,而不是维持级晶体管的相位噪声所致。另外,有一种方法,就是采用工作状态相同的两个谐振器,由于所用两个谐振器的机械应力显示出大小相等而方向相反的加速度—频率灵敏度,可使谐振器件的输出信号频率不稳定度减小。     

基于高次谐波体声波谐振器的微波振荡器设计

基于高次谐波体声波谐振器(HBAR)的高品质因数(Q)值和多模谐振特性,设计了Colpitts和Pierce两种形式的微波振荡器。采用HBAR与LC元件组成谐振回路的方法,与放大电路构成反馈环路直接基频输出微波频段信号。Colpitts振荡器输出信号频率为980 MHz,信号输出功率为-4.92dBm,信号相位噪声达-119.64dBc/Hz@10kHz;Pierce振荡电路输出信号频率达到2.962GHz,信号输出功率为-9.77dBm,信号相位噪声达-112.30dBc/Hz@10kHz。     

X波段介质振荡器的设计

研究了一种具有较宽机械调频范围和较低相位噪声的x波段介质振荡器设计方法.利用介质谐振器法对三种型号的介质谐振器(DR)材料进行了精确的测试,得到了其介电常数εr和损耗角正切值tanδ以及DR的谐振频率.利用仿真软件建立微带线与谐振器耦合模型,通过仿真提取其S2P文件.选用GaAs FET ATF26884作为电路中的放大器件,使用生成的S2P文件建立介质振荡器(DRO)电路模型,调整耦合段和输出匹配微带线的长度,得到较低的相位噪声.测试证明输出信号的相位噪声在偏离中心频率100 kHz处小于-100 dBc/Hz.     

一种钽酸锂压控振荡器的设计与实现

该文使用具有低电容比、宽调谐范围的钽酸锂晶体设计了一巴特勒共基低相位噪声压控振荡器,此设计在寻求高有载品质因数QL的同时保持了振荡器的输出功率。使用的钽酸锂晶体的无载品质因数Q0约为1.24×103,其频率为10.727MHz。设计出的巴特勒振荡器QL≈33%Q0,输出功率约为11dBm。不加压控的情况下,实际测得该振荡器的相位噪声结果为-85dBc/Hz@10 Hz和-145dBc/Hz@1kHz。在此基础上,增加一变容二极管作为压控元件设计了钽酸锂压控振荡器,在2~10 V范围内,测得控制电压压控斜率约为86.6×10-6/V,相位噪声测试结果优于-82dBc/Hz@10Hz和-142dBc/Hz@1kHz,实现了具有宽调谐范围的低相位噪声钽酸锂振荡器的设计。     

高性能SAW振荡器的频率稳定性

近几年来,高稳定性SAW振荡器的研制已取得了重大的进展,能对密封的SAW谐振器精确地进行频率调整,SAW振荡器的频率稳定性也有了显著的改进。500MHz SAW谐振振荡器的相位噪声达到了-184dBc/Hz,同时在10Hz的载波偏置条件下,闪变效应噪声为-83dBc/Hz。在±150kHz调谐范围内,验证了400MHz SAW延迟线振荡器样机的相位噪声为-170dBc/Hz,在10Hz的偏置条件下,其闪变效应噪声电平为-70dBc/Hz。检测到SAW器件的振动灵敏度为10~(-10)/g量级,最近还对采用混合电路的900MHz SAW谐振振荡器进行了同样的振荡灵敏性检测。按规定制作的500MHz SAW谐振振荡器的长期频率稳定性高达±1ppm/a。     

Low phase noise heterojunction bipolar transistor oscillator

A low phase noise, heterojunction bipolar transistor (HBT) oscillator has been designed and fabricated for operation at X-band. The common emitter oscillator employs a high-Q dielectric resonator as the parallel feedback element between the base and collector terminals. Series capacitive feedback is used in the emitter to enhance the oscillator's negative output impedance. Single-sideband FM noise levels of -76 dBc/Hz and -102 dBc/Hz have been achieved at 1 kHz and 10 kHz frequency offsets, respectively, for an 11.06 GHz carrier frequency. This is one of the lowest phase noise levels ever reported for an X-band solid-state transistor oscillator.<>     

Quasi-planar K-band push-push low phase noise oscillator stabilized by cavity resonator

The results of developing a K-band (24 GHz) push-push low phase noise transistor oscillator have been presented. This oscillator is stabilized by a rectangular resonant metallic cavity. The power level of output signal is ?9.5 dBm, the fundamental harmonic suppression is 21 dB. Single sideband (SSB) phase noise spectral density of ?98 dBc/Hz at 10 kHz and ?128 dBc/Hz at 100 kHz offset from the carrier frequency is at the level of dielectric resonator oscillators (DRO) scaled to the same frequency. The oscillator features a compact size, low cost quazi-planar design and it is built using commercially available off the shelf parts.     

基于基片集成波导谐振器的压控振荡器设计

设计了一种基于基片集成波导谐振器的X波段压控振荡器。首先分析了串联反馈式振荡器以及基片集成波导谐振器的理论,然后在高频电磁仿真软件ADS中进行仿真和设计,并通过将变容管合理地引入谐振器,实现了电调谐的目的。最终设计完成了一个工作于X波段的基片集成波导压控振荡器。此压控振荡器与传统的介质压控振荡器(DRO)相比,具有稳定性高、平面化以及成本低的优点。由于采用了ADS中的联合仿真功能进行振荡器的设计,仿真结果的准确性得到了提高,减小了实物的调试工作量。测试结果为:工作频率为7 GHz,调谐范围为30 MHz,输出功率≥7 dBm,谐波抑制度≥22 dBc,相位噪声优于-106 dBc/Hz@100 kHz。     

A Ka-band micromachined low-phase-noise oscillator

A low-phase-noise 28.65 GHz oscillator has been demonstrated using a planar resonator. The resonator is micromachined close to the transistor and has an unloaded Q of 460. The oscillator uses a commercially available high electron mobility transistor (HEMT) for the active device, and results in an output power of 0.6 dBm with a 5.7% DC-RF efficiency. The measured phase noise is -92 dBc/Hz at a 100 kHz offset frequency and -122 dBc/Hz at 1 MHz offset frequency. This is compared with a low-Q planar design showing a 10 dB improvement in phase noise. The micromachined resonator is competitive with other hybrid nonplanar technologies, such as dielectric resonators     

新型复合沟道Al0.3Ga0.7N/Al0.05Ga0.95N/GaN HEMT低相位噪声微波单片集成压控振荡器

设计并研制了一种新型复合沟道Al0.3Ga0.7N/Al0.05Ga0.95N/GaN HEMT(CC-HEMT)微波单片集成压控振荡器(VCO),且测试了电路的性能.CC-HEMT的栅长为1μm,栅宽为100μm.叉指金属-半导体-金属(MSM)变容二极管被设计用于调谐VCO频率.为提高螺旋电感的Q值,聚酰亚胺介质被插入在电感金属层与外延在蓝宝石上GaN层之间.当CC-HEMT的直流偏置为Vgs=-3V,Vds=6V,变容二极管的调谐电压从5.5V到8.5V时,VCO的频率变化从7.04GHz到7.29GHz,平均输出功率为10dBm,平均功率附加效率为10.4%.当加在变容二极管上电压为6.7V时,测得的相位噪声为-86.25dBc/Hz(在频偏100KHz时)和-108dB/Hz(在频偏1MHz时),这个结果也是整个调谐范围的平均值.据我们所知,这个相位噪声测试结果是文献报道中基于GaN HEMT单片VCO的最好结果.     

Noise calculations and experimental results of varactor tunableoscillators with significantly reduced phase noise

The single-sideband phase noise of varactor tunable GaAs MESFET oscillators is investigated. Two oscillator circuits with different microstrip resonator circuits were designed and fabricated. Using a resonator consisting of coupled microstrip lines instead of a single microstrip line, which is a planar monolithically integrable structure, phase noise is reduced significantly because the quality factor is higher for the coupled resonator. The phase noise is calculated using a nonlinear time domain method, which solves the Langevin equations, describing the deterministic and stochastic behavior of an oscillator by perturbation methods. Calculated and measured phase noise agree within the accuracy of measurements. The very low phase noise of 95 dBc/Hz at 100 kHz offset frequency is achieved     

S波段低相噪同轴介质压控振荡器设计

运用串联反馈振荡器理论设计了一个工作于S波段的低相噪同轴介质压控振荡器。首先分析了同轴介质谐振器的理论以及串联反馈振荡器的工作原理,然后在高频电磁仿真软件HFSS和ADS中进行仿真和设计。为了实现电调谐,将变容管合理地加入振荡器,最终设计完成了一个S波段的低相噪同轴介质压控振荡器。通过对实物成品的测量和调试表明,此压控振荡器达到了预定的技术指标,各项性能良好。测试结果:工作频率为2.075~2.250 GHz,调谐范围为1.75 GHz,输出功率≥11 dBm,谐波抑制度≥23 dBc,相位噪声优于-133 dBc/Hz@100kHz。