X波段数控稳频耿氏振荡器的研究

论文摘要

微波振荡器是通信,雷达,电子对抗,仪器仪表等微波系统的核心部件,它的性能决定着系统的整体性能。随着各种微波系统的广泛应用和迅猛发展,对微波振荡器提出了更多、更高的要求,这些要求推动了微波振荡器技术的迅速发展。本文介绍了一款性能比较优异的X波段数字控制稳频耿氏振荡器。其最大特点是将电调耿氏振荡器技术和数字控制频率技术相结合,使耿氏振荡器的工作频率可受计算机控制,形成了一个智能数字控制VCO系统,同时该振荡器还具有较高的频率稳定度和和较低的相位噪声等特点。本文首先根据负阻振荡器的基本理论设计了X波段双调谐波导型耿氏振荡器,其具有YIG （Yttrium Iron Garnet）宽调谐和变容管快调谐相结合的双调谐方式,讨论了该振荡器的相位噪声特性和频率稳定性；然后设计了数字测频控频电路,该电路由微波分频电路、微波耦合功分电路以及频率控制电路等模块电路构成,对各模块进行了详尽的理论分析和计算,并选择合适的器件来搭建各模块电路,使得该数字控频电路与耿式振荡器形成了一个完整的可闭环控制的数字控制稳频振荡器系统,可实现预置频率的微波信号输出,并保证有较高的频率预置精度。最后对工程样机的实验测试结果表明该数字控制稳频振荡器的程控频率范围在100MHz以上,可控频点数为20个,在工作频率范围内相位噪声优于-95dBc/Hz@10kHz,频率控制精度在标准预置频率±100kHz以内,基本实现了系统的指标设计要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 微波振荡器的概述
• 1.2 接收机本振源的发展动态
• 1.3 接收机本振用微波振荡器的技术指标要求
• 1.4 本论文的研究内容
• 1.5 本篇论文的框架结构
• 第二章 微波振荡器的基本理论
• 2.1 耿氏管的工作原理
• 2.1.1 负电子迁移率
• 2.1.2 体效应器件的偶极畴与振荡原理
• 2.1.3 耿氏二极管的等效电路
• 2.2 负阻振荡器的一般理论
• 2.2.1 负阻振荡器的起振条件和平衡条件
• 2.2.2 负阻振荡器工作点的稳定性
• 2.2.3 负阻振荡器的频率稳定
• 2.2.4 负阻振荡器的频率调谐
• 第三章 X波段高Q波导耿氏振荡器的设计和分析
• 3.1 耿氏振荡器的基本组成、原理和功能
• 3.1.1 振荡器的主要技术要求
• 3.1.2 基本结构和工作原理
• 3.2 耿氏振荡器的电路设计考虑
• 3.2.1 耿氏二极管的选择
• 3.2.2 矩形波导谐振腔的基本理论
• 3.2.3 主振腔电路设计考虑
• 3.2.4 谐振稳频腔设计考虑
• 3.2.5 输出装置——环形器/隔离器
• 3.2.6 振荡器的电源和驱动器电路
• 3.3 振荡器的稳定性分析
• 3.4 振荡器的相位噪声分析
• 3.4.1 相位噪声概念
• 3.4.2 双调谐振荡器相位噪声分析
• 第四章 数字控频
• 4.1 基本理论
• 4.2 工程实现
• 4.2.1 微波分频电路
• 4.2.2 微波耦合功分电路
• 4.2.3 频率控制电路
• 第五章 振荡器实验测试及结果
• 5.1 X波段耿氏振荡器主要特性测试分析
• 5.1.1 振荡器频率特性的测试
• 5.1.2 振荡器的相位噪声测试
• 5.2 数字控制稳频耿氏振荡器测试
• 5.3 改进建议
• 第六章 总结
• 参考文献
• 致谢