高稳定低相噪振荡器和倍频器研究

论文摘要

随着电子通信技术的飞速发展,通信系统对频率源的相位噪声和稳定性方面的要求越来越高,尤其是是国防和航天等尖端工业。然而我国在这方面的研究还和国外有很大的差距。本文从相位噪声理论出发,研究了相位噪声的产生以及影响相位噪声的因素,从理论上得到减小相位噪声的方法。然后在理论的指导进行了振荡器电路的相位噪声仿真,在此基础上对晶体振荡器电路经行了设计和优化。在频率稳定性方面,对恒温槽的热学模型和PID算法进行了研究,通过理论学习和试验,找到了改进恒温槽性能的方法。设计了倍频器电路,使振荡器的输出频率提高。在本文完成了100MHz恒温晶体振荡器的设计,达到的相位噪声指标为:-157dBc/Hz@1KHz,-170dBc/Hz@10KHz。频率温度稳定度为:0.15ppm。300MHz晶体倍频器的相位噪声指标为:-142dBc/Hz@1KHz,-155dBc/Hz@10KHz。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 高稳定低相噪频率源发展概况
• 1.2 本文主要工作
• 第二章 相位噪声理论分析
• 2.1 相位噪声的基本概念
• 2.2 相位噪声的表征方法
• 2.2.1 时域表示法
• 2.2.2 频域表示法
• 2.3 相位噪声模型
• 2.3.1 Robins 模型
• 2.3.2 Leeson 模型
• 2.3.3 Hajimiri 模型
• 2.4 倍频器相位噪声
• 2.5 影响相位噪声的因素及减小影响的措施
• 第三章 恒温晶体振荡器的分析与设计
• 3.1 石英晶体谐振器的物理和电学特性
• 3.2 石英谐振器的频率温度特性
• 3.3 石英谐振器的阻抗频率特性
• 3.4 晶体振荡器振荡平衡条件
• 3.5 恒温槽设计
• 3.5.1 恒温槽控温电路结构
• 3.5.2 环境温度变化对恒温槽内温度的影响
• 3.5.3 温控电路的PID 补偿网络
• 第四章 倍频器原理
• 4.1 晶体三极管倍频器
• 4.2 非线性电抗二极管倍频器
• 4.2.1 变容管倍频器
• 4.2.2 阶跃恢复二极管倍频器
• 4.3 倍频器的偏置、匹配和滤波
• 第五章 电路设计和仿真
• 5.1 设计指标要求
• 5.2 100MHz 晶体振荡器电路设计
• 5.2.1 电路设计
• 5.2.2 晶体振荡器仿真
• 5.2.3 测试结果
• 5.3 恒温电路
• 5.3.1 电路设计
• 5.3.2 恒温槽设计
• 5.3.3 测试结果
• 5.4 倍频源设计
• 5.4.1 输出为300MHz 三倍频源电路设计及仿真
• 5.4.2 输出为1GHz 的十倍频源电路设计及仿真
• 5.4.3 测试结果
• 第六章 总结和展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间的研究成果
• 个人简历