一種低相噪藍寶石微波振蕩器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種微波振蕩器。更具體地，涉及一種低相噪藍寶石微波振蕩器。
【背景技術】
[0002]低相噪、高穩(wěn)定度的微波頻率源被廣泛的應用與雷達、通信計量等領域。傳統(tǒng)的微波源一般是通過晶振的多次倍頻而得，但隨著倍頻次數(shù)的增加，相噪(短期穩(wěn)定性)會越來越大，也就是說相噪會隨著載波頻率的增加而增加。低溫(4k)藍寶石微波頻率源具有極低的相位噪聲(在X波段，<-160dBc/Hzil0kHz)和優(yōu)異的短期穩(wěn)定度(〈1E-15@ls)。采用藍寶石高Q濾波器形成的微波源能夠在高頻產生極低的相位噪聲，比通過晶體振蕩器多次倍頻獲得的高頻信號具有更高的指標。但由于低溫設備需要較高的維護成本、且體積龐大，目前只適用于實驗室環(huán)境。常溫下能夠正常運行的藍寶石微波頻率源有著重要的應用前景和廣闊的應用領域，由于無需采用低溫液氦設備，具有較低的成本和簡單的結構，且維護方便。但藍寶石諧振腔的不足之處在于藍寶石晶體的介電常數(shù)隨溫度變化，使得藍寶石諧振腔的溫度系數(shù)很高，而且藍寶石的介電常數(shù)隨溫度的漂移比較大，因此，諧振腔的溫漂系數(shù)比較大(50KHz-70KHz)，這些會影響藍寶石諧振腔的長期穩(wěn)定性。Μ.E.Tobar等人采用藍寶石高Q諧振腔形成振蕩回路，在輸出頻率為9GHz時獲得了 -124dBc/HZ@lkHZ的低相噪(Low Noise 9-GHz Sapphire Resonator Oscillator with ThermoelectricTemperature Stabilizat1n at 300Kelvin, IEEE Microwave and Guided WaveLetters, Vol.5，N0.4，1995)。M.E.Tobar等人采用常壓熱電控制方式即在非真空情況下進行控溫，能夠獲得較好的控溫精度。但還是不能滿足需要，因此需要提供一種具有低相噪的藍寶石微波振蕩器。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種能夠在室溫下獲得穩(wěn)定、低噪聲的高頻微波信號的藍寶石微波振蕩器，該振蕩器在中遠端的相噪遠遠高于通過晶振倍頻所達到的指標。
[0004]為解決上述技術問題，本發(fā)明采用下述技術方案:
[0005]一種低相噪藍寶石微波振蕩器，包括:混頻器、低通濾波器、功率探測器、積分電路、壓控移相器、手動移相器、微波放大器、功率耦合器、微波環(huán)行器、藍寶石濾波器、溫度控制電路，其中藍寶石濾波器包括:真空罩、加熱絲13、金屬屏蔽腔、藍寶石晶體、真空維持組件。
[0006]藍寶石濾波器的B端口與壓控移相器的B端口連接，然后通過壓控移相器的C端口與手動移相器的A端口連接，再通過手動移相器的B端口與微波放大器的A端口連接，微波放大器的B端口與微波環(huán)行器的A端口連接，微波環(huán)行器的B端口再與藍寶石濾波器的A端口連接形成一個振蕩回路。微波環(huán)行器的C端口與混頻器的A端口連接，然后通過混頻器的B端口與低通濾波器的A端口連接，再通過低通濾波器的B端口與功率探測器的A端口連接，功率探測器的B端口與積分電路的端口連接，然后積分電路的B端口與壓控移相器的A端口連接，形成壓控穩(wěn)頻回路。藍寶石濾波器中，加熱組件通過真空膠固定在金屬屏蔽腔的外壁的凹槽內，金屬屏蔽腔的外壁上放置熱敏電阻，藍寶石晶體通過螺栓緊固的方式固定在金屬屏蔽腔的底蓋上，金屬屏蔽腔通過螺栓固定在真空罩內。藍寶石濾波器的C端口與溫度控制電路連接，形成控溫閉合回路。
[0007]優(yōu)選地，所述加熱組件為電加熱絲。
[0008]使用時，首先確定所設計的微波頻率的輸出頻率，據(jù)此選擇相同頻率的混頻器1、功率探測器3、壓控移相器5、手動移相器6、微波放大器7、功率耦合器8、微波環(huán)行器9、藍寶石濾波器10。首先對藍寶石濾波器10進行除氣、排氣處理，然后采用真空泵組進行抽氣，進入10E-4Pa后，關閉真空泵組，啟動真空維持組件維持真空罩內的高真空度。按照上述順序進行各零部件連接，第一步設置控溫閉合回路的溫度平衡點。第二步調節(jié)手動移相器6的相位值，在輸出端口 8C處能夠觀察到微波信號。第三步調節(jié)壓控移相器的偏置電壓，通過輸出端口 8C處測試的相位噪聲大小來確定調節(jié)是否到位。完成以上步驟后，該系統(tǒng)即能夠輸出穩(wěn)定、低相噪的微波信號。
[0009]本發(fā)明的有益效果如下:
[0010]本發(fā)明一種低相噪藍寶石微波振蕩器，能夠在室溫下獲得穩(wěn)定、低相噪的高頻微波信號，其在中遠端的相噪遠遠高于通過晶振倍頻所到達的指標。
【附圖說明】
[0011]下面結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細的說明。
[0012]圖1示出本發(fā)明的結構框圖。
[0013]圖2示出本發(fā)明的藍寶石濾波器的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0014]為了更清楚地說明本發(fā)明，下面結合優(yōu)選實施例和附圖對本發(fā)明做進一步的說明。附圖中相似的部件以相同的附圖標記進行表示。本領域技術人員應當理解，下面所具體描述的內容是說明性的而非限制性的，不應以此限制本發(fā)明的保護范圍。
[0015]如圖1、圖2所示，一種低相噪藍寶石微波振蕩器，包括:混頻器1、低通濾波器2、功率探測器3、積分電路4、壓控移相器5、手動移相器6、微波放大器7、功率耦合器8、微波環(huán)行器9、藍寶石濾波器10、溫度控制電路11，其中藍寶石濾波器10包括:真空罩12、加熱絲13、金屬屏蔽腔14、藍寶石晶體15、真空維持組件16。
[0016]藍寶石濾波器10的B端口與壓控移相器5的B端口連接，然后通過壓控移相器5的C端口與手動移相器6的A端口連接，再通過手動移相器6的B端口與微波放大器7的A端口連接，微波放大器7的B端口與微波環(huán)行器9的A端口連接，微波環(huán)行器9的B端口再與藍寶石微波腔3的A端口連接形成一個振蕩回路。微波環(huán)行器9的C端口與混頻器I的A端口連接，然后通過混頻器I的B端口與低通濾波器2的A端口連接，再通過低通濾波器2的B端口與功率探測器3的A端口連接，功率探測器3的B端口與積分電路的A端口連接，然后積分電路的B端口與壓控移相器5的A端口連接，形成壓控穩(wěn)頻回路。藍寶石濾波器10中，電加熱絲13通過真空膠固定在金屬屏蔽腔14的外壁的凹槽內，金屬屏蔽腔14的外壁上放置熱敏電阻，藍寶石晶體15通過螺栓緊固的方式固定在金屬屏蔽腔14的底蓋上，金屬屏蔽腔14通過螺栓固定在真空罩12內。藍寶石濾波器10的C端口與溫度控制電路11連接，形成控溫閉合回路?？販仉娐返目販攸c一般在40?60度之間。
[0017]使用時，首先確定所設計的微波頻率的輸出頻率，據(jù)此選擇相同頻率的混頻器1、功率探測器3、壓控移相器5、手動移相器6、微波放大器7、功率耦合器8、微波環(huán)行器9、藍寶石濾波器10。首先對藍寶石濾波器10進行除氣、排氣處理，然后采用真空泵組進行抽氣，進入10E-4Pa后，關閉真空泵組，啟動真空維持組件維持真空罩內的高真空度。按照上述順序進行各零部件連接，第一步設置控溫閉合回路的溫度平衡點。第二步調節(jié)手動移相器6的相位值，在輸出端口 8C處能夠觀察到微波信號。第三步調節(jié)壓控移相器的偏置電壓，通過輸出端口 8C處測試的相位噪聲大小來確定調節(jié)是否到位。完成以上步驟后，該系統(tǒng)即能夠輸出穩(wěn)定、低相噪的微波信號。本實例中在輸出9.2GHz時，頻偏在IkHz時相噪(105dBc/Hz,頻偏在1kHz時相噪達到彡125dBc/Hz。
[0018]顯然，本發(fā)明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定，對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動，這里無法對所有的實施方式予以窮舉，凡是屬于本發(fā)明的技術方案所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護范圍之列。
【主權項】
1.一種低相噪藍寶石微波振蕩器，其特征在于:包括混頻器(I)、低通濾波器(2)、功率探測器(3)、積分電路(4)、壓控移相器(5)、手動移相器￠)、微波放大器(7)、功率耦合器(8)、微波環(huán)行器(9)、藍寶石濾波器(10)、溫度控制電路(11)，其中藍寶石濾波器(10)包括:真空罩(12)、加熱組件(13)、金屬屏蔽腔(14)、藍寶石晶體(15)、真空維持組件(16); 藍寶石微波腔(10)的B端口與壓控移相器(5)的B端口連接，然后通過壓控移相器(5)的C端口與手動移相器(6)的A端口連接，再通過手動移相器(6)的B端口與微波放大器(7)的A端口連接，微波放大器(7)的B端口與微波環(huán)行器(9)的A端口連接，微波環(huán)行器(9)的B端口再與藍寶石微波腔3的A端口連接形成一個振蕩回路； 微波環(huán)行器(9)的C端口與混頻器(I)的A端口連接，然后通過混頻器(I)的B端口與低通濾波器(2)的A端口連接，再通過低通濾波器(2)的B端口與功率探測器(3)的A端口連接，功率探測器⑶的B端口與積分電路(4)的A端口連接，然后積分電路(4)的B端口與壓控移相器(5)的A端口連接，形成壓控穩(wěn)頻回路； 藍寶石濾波器(10)中，加熱組件(13)通過真空膠固定在金屬屏蔽腔(14)的外壁的凹槽內，金屬屏蔽腔(14)的外壁上放置熱敏電阻，藍寶石晶體(15)通過螺栓緊固的方式固定在金屬屏蔽腔(14)的底蓋上，金屬屏蔽腔(14)通過螺栓固定在真空罩(12)內，藍寶石濾波器(10)的C端口與溫度控制電路(11)連接，形成控溫閉合回路；真空維持組件(16)用于保持真空罩(12)內的真空度。2.根據(jù)權利要求1所述的一種低相噪藍寶石微波振蕩器，其特征在于:所述加熱組件(13)為電加熱絲。3.根據(jù)權利要求1所述的一種低相噪藍寶石微波振蕩器，其特征在于:所述真空維持組件(16)能夠保證真空罩(12)內的真空度為10E-4Pa。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種低相噪藍寶石微波振蕩器，包括：混頻器、低通濾波器、功率探測器、積分電路、壓控移相器、手動移相器、微波放大器、功率耦合器、微波環(huán)行器、藍寶石濾波器、溫度控制電路，其中藍寶石濾波器包括：真空罩、加熱絲13、金屬屏蔽腔、藍寶石晶體、真空維持組件。本發(fā)明的微波振蕩器，能夠在室溫下獲得穩(wěn)定、低相噪的高頻微波信號，其在中遠端的相噪遠遠高于通過晶振倍頻所到達的指標。
【IPC分類】H03H11/46
【公開號】CN104935291
【申請?zhí)枴緾N201510357893
【發(fā)明人】陳海波, 黃凱, 高連山
【申請人】北京無線電計量測試研究所
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年6月25日