發(fā)布時間：2020-04-05 07:08

【摘要】：微波頻率源是各種微波系統(tǒng)的核心部件,相位噪聲是它的關鍵指標�；诖�,本文設計了一款基于X波段高溫超導諧振腔的低相噪微波點頻源系統(tǒng),分析了其理論,考慮了工程實踐上的問題,最后對系統(tǒng)進行了測試和分析。本課題微波頻率源采用反饋式振蕩器模型設計,由增益網絡和反饋網絡組成,增益網絡包括低噪聲放大器和限幅器,反饋網絡包括高溫超導諧振腔和移相器。本文對振蕩器起振條件和穩(wěn)定振蕩條件進行了理論上的分析,基于Leeson相位噪聲模型分析得出,諧振網絡中有載品質因數_LQ的高低直接關系到頻率源相位噪聲指標的優(yōu)劣。文中進行了高溫超導諧振腔以及其耦合裝置的理論分析,總結了設計高有載品質因數的諧振腔所要注意的問題和所采取的方案。設計和測試了高溫超導諧振腔,結合高溫超導器件測試時氣密性的考慮和腔體加工工藝考慮,確定了腔體整體結構和截止波導耦合結構,采用了合適的工作模式TE_(021)模;設計并測試了低噪聲放大器,使用兩級雙極型晶體管進行級聯(lián)設計,以滿足振蕩環(huán)路對其高增益和低噪聲的要求;搭建并測試了模擬移相器,使其可以在360°范圍內連續(xù)可調,以滿足振蕩器的相位起振條件;對定向耦合器、限幅器以及混頻器進行了設計與測試。制作了兩套電路結構相同的點頻源,它們的工作頻率分別為9.9655GHz和9.9476GHz。其中,兩套高溫超導諧振腔的無載品質因數分別為540000和530000。最終測試結果為:第一套X波段微波源信號的相位噪聲在偏離載波1kHz處為-62.0dBc/Hz,10kHz處為-104.0dBc/Hz,100kHz處為-121.1dBc/Hz,1MHz處為-126.5dBc/Hz;第二套的相位噪聲在偏離載波1kHz處為-65.6dBc/Hz,10kHz處為-102.6dBc/Hz,100kHz處為-124.0dBc/Hz,1MHz處為-130.7dBc/Hz。
【圖文】：

2 22 11 22 （ 1 S ）（/ S S）散射參數的數值為歸一化數值，不是以 dB 為單位。以上定載品質因數和有載品質因數通過散射參數聯(lián)系起來。質因數對振蕩器相位噪聲的影響Leeson 相位噪聲模型為理論基礎，采用圖 2-4 所示的反饋型進而討論有載品質因數 QL對反饋式振蕩回路制成的微波點大器晶體管中存在熱噪聲和閃爍噪聲。閃爍噪聲是指在頻規(guī)律變化的噪聲，因此又稱為1/ f 噪聲。1/ f 噪聲出現(xiàn)在載于常用的晶體管是非線性的。之所以引入閃爍噪聲是因為聲相對于其它成分是具有一定的優(yōu)勢的。具體的放大器噪 2-5 所示。

功率譜密度為S ω ，因此根據式 2-21 可知）帶入（2-23），可得下式： 2 23 201h a h amm m mkTFK KSP 由于諧振器的有載品質因數 QL不同，使得 此對于輸出相位噪聲功率譜密度，分兩種情的有載品質因數 QL值較小，這時hf f ，，遵循-18dB/倍頻程下降。當頻率介于 和hf 程下降。當頻率大于 時，1/ f 噪聲不在處聲。的有載品質因數 QL值較大，這時hf f ，遵循-18dB/倍頻程下降。當頻率介于 和 之降。當頻率大于 時，1/f 噪聲不在處于主導振器的輸出相位噪聲功率譜密度如圖 2-6 和圖
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN015

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本文編號：2614709