本文關(guān)鍵詞：用于銫原子頻標(biāo)的低相噪壓控振蕩器的研制

  更多相關(guān)文章： 相干布居囚禁 原子頻標(biāo) 低相位噪聲 壓控振蕩器 參數(shù)提取

【摘要】：相干布居囚禁(CPT)是一種量子干涉現(xiàn)象,由原子與相干光相互作用所產(chǎn)生,利用該技術(shù)制造的原子頻標(biāo)具有體積小、功耗低、啟動快等優(yōu)點(diǎn)。在原理上,CPT原子頻標(biāo)是唯一能把物理系統(tǒng)制成芯片級尺寸的原子頻標(biāo),其可以用不同的原子來實(shí)現(xiàn),其中銫原子頻標(biāo)具有最高的精度和穩(wěn)定度,因此具有更加廣闊的應(yīng)用前景。根據(jù)銫原子頻標(biāo)的工作原理,一個具有低功耗、小體積、低相位噪聲性能且能在4.596GHz頻率附近調(diào)諧的微波信號源是系統(tǒng)中至關(guān)重要的組成部分,用于在一定頻率范圍內(nèi)進(jìn)行小步長掃描而獲得CPT的峰值信號,并實(shí)現(xiàn)銫原子頻標(biāo)的閉環(huán)鎖定�；诖�,本論文研制了一個可用為銫原子頻標(biāo)中微波信號源的低相位噪聲4.596GHz壓控振蕩器,要求其面積小于1cm2,功耗小于20mW,輸出功率高于-3dBm,自由運(yùn)行時相位噪聲優(yōu)于-55dBc/Hz@1KHz,經(jīng)過鎖相環(huán)鎖定后的環(huán)路相位噪聲優(yōu)于-75dBc/Hz@300Hz。對于該壓控振蕩器的設(shè)計(jì),采用的方法是負(fù)阻分析法和帶虛擬地的傳輸分析法,并在時域和頻域?qū)ζ湫阅苓M(jìn)行仿真評估。另外,為了實(shí)現(xiàn)電路的精準(zhǔn)仿真,對該壓控振蕩器中的關(guān)鍵部件,即變?nèi)荻䴓O管進(jìn)行了實(shí)際工作環(huán)境下的參數(shù)提取,并為其建立了等效電路模型。最終,所實(shí)現(xiàn)壓控振蕩器的PCB大小為0.60cm2,功耗為19.6mW,輸出功率為-1dBm,自由運(yùn)行的相位噪聲為-60.86dBc/Hz@1kHz,經(jīng)過鎖相環(huán)鎖定后的環(huán)路相位噪聲為-83.57dBc/Hz@300Hz,壓控調(diào)諧靈敏度約為110MHz/V,均優(yōu)于設(shè)計(jì)指標(biāo)。另外,所設(shè)計(jì)壓控振蕩器在高低溫測試中能夠保持性能穩(wěn)定。目前,該壓控振蕩器已成功生產(chǎn)了1000個,且其測試性能均優(yōu)于設(shè)計(jì)指標(biāo)。
【關(guān)鍵詞】：相干布居囚禁 原子頻標(biāo) 低相位噪聲 壓控振蕩器 參數(shù)提取
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN752
【目錄】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-14
• 1.1 時間與原子頻標(biāo)的發(fā)展9-11
• 1.2 芯片級CPT原子頻標(biāo)及其微波信號源11-13
• 1.3 本論文工作及其研究意義13-14
• 第二章 振蕩器的分類及其設(shè)計(jì)原理14-34
• 2.1 振蕩器的分類14-15
• 2.2 振蕩器電路中的瞬變現(xiàn)象15-17
• 2.3 反饋振蕩器17-26
• 2.3.1 反饋振蕩器的平衡和起振條件18-21
• 2.3.2 反饋振蕩器平衡狀態(tài)的穩(wěn)定條件21-26
• 2.3.2.1 振幅平衡的穩(wěn)定條件21-24
• 2.3.2.2 相位平衡的穩(wěn)定條件24-26
• 2.4 負(fù)阻振蕩器26-30
• 2.4.1 負(fù)電阻的物理意義26-27
• 2.4.2 負(fù)阻振蕩器原理27-28
• 2.4.3 晶體管雙端口負(fù)阻振蕩器28-30
• 2.5 振蕩器的分析方法30-33
• 2.5.1 虛擬地分析法30-32
• 2.5.2 奈奎斯特穩(wěn)定性判據(jù)32-33
• 2.6 本章小結(jié)33-34
• 第三章 器件的選取與建模34-42
• 3.1 無源器件的選取34-35
• 3.2 晶體管的選取與建模35-37
• 3.3 變?nèi)荻䴓O管的選取與建模37-41
• 3.3.1 參數(shù)提取電路的設(shè)計(jì)38-41
• 3.3.2 參數(shù)測試與模型建立41
• 3.4 本章小結(jié)41-42
• 第四章 壓控振蕩器的設(shè)計(jì)與仿真42-59
• 4.1 設(shè)計(jì)指標(biāo)42
• 4.2 電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)42-50
• 4.2.1 直流偏置電路的設(shè)計(jì)44-46
• 4.2.2 輸出端隔離網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)46-48
• 4.2.3 負(fù)阻網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)48-49
• 4.2.4 頻率調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)49-50
• 4.3 壓控振蕩器的仿真50-58
• 4.3.1 瞬態(tài)仿真51-52
• 4.3.2 諧波平衡仿真52-57
• 4.3.2.1 相位噪聲的Leeson公式52-55
• 4.3.2.2 相位噪聲仿真結(jié)果55-56
• 4.3.2.3 頻率調(diào)諧范圍仿真結(jié)果56-57
• 4.3.3 虛擬地分析與振蕩穩(wěn)定性判斷57-58
• 4.4 本章小結(jié)58-59
• 第五章 壓控振蕩器的測試與結(jié)果59-68
• 5.1 自由運(yùn)行測試59-63
• 5.2 鎖相環(huán)中測試63-65
• 5.3 高低溫測試65-66
• 5.4 量產(chǎn)測試66-67
• 5.5 本章小結(jié)67-68
• 第六章 總結(jié)與展望68-69
• 參考文獻(xiàn)69-75
• 論文發(fā)表、專利申請及科研報(bào)告情況75-77
• 致謝77-78

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王雅靜;新穎的壓控振蕩器[J];今日電子;2003年11期

2 汪鑄;帥克;吳軍;;基于單片機(jī)控制的微波壓控振蕩器設(shè)計(jì)[J];現(xiàn)代電子技術(shù);2005年24期

3 應(yīng)一幟;范忠;;高速鎖相環(huán)的核心部件壓控振蕩器的設(shè)計(jì)[J];重慶郵電學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2006年04期

4 李維山;謝嘉;;雙調(diào)諧壓控振蕩器[J];硅谷;2010年23期

5 麥穗華;;壓控振蕩器[J];通訊裝備;1978年02期

6 梁毅強(qiáng);;集成壓控振蕩器及其應(yīng)用[J];集成電路應(yīng)用;1988年03期

7 葉世祿;模擬相乘器在正交壓控振蕩器中應(yīng)用[J];福州大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1990年02期

8 馬耀廷;一種實(shí)用的壓控振蕩器[J];電子與自動化;1995年01期

9 申永進(jìn),要志宏;小型化恒溫壓控振蕩器設(shè)計(jì)[J];半導(dǎo)體情報(bào);2000年03期

10 李曉林;壓控振蕩器可靠性論述[J];數(shù)字通信;2000年08期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李勇;方漢平;;一種研究介質(zhì)諧振壓控振蕩器的新方法[A];2009年全國微波毫米波會議論文集（下冊）[C];2009年

2 徐軍;薛良金;;毫米波鰭線壓控振蕩器[A];1993年全國微波會議論文集（下冊）[C];1993年

3 仲智剛;馮根寶;唐寧;;一種高精度的壓控振蕩器設(shè)計(jì)[A];中國通信集成電路技術(shù)與應(yīng)用研討會論文集[C];2004年

4 趙巖;;微帶壓控振蕩器的一種新的設(shè)計(jì)方法[A];1995年全國微波會議論文集（下冊）[C];1995年

5 孟令琴;;一種高穩(wěn)定、低相噪壓控振蕩器的研制[A];1995年全國微波會議論文集（上冊）[C];1995年

6 張睿奇;于洪喜;;混合結(jié)構(gòu)耿氏管壓控振蕩器[A];2005'全國微波毫米波會議論文集（第二冊）[C];2006年

7 葉親翔;李劍平;;介質(zhì)同軸諧振腔壓控振蕩器[A];1997年全國微波會議論文集（上冊）[C];1997年

8 徐建華;謝俊;徐銳敏;;W頻段混合集成體效應(yīng)管壓控振蕩器[A];2005年海峽兩岸三地?zé)o線科技學(xué)術(shù)會論文集[C];2005年

9 汪審權(quán);周海亮;趙天磊;竇強(qiáng);馬卓;;用于環(huán)形壓控振蕩器的前置有源降噪濾波電路[A];第十六屆計(jì)算機(jī)工程與工藝年會暨第二屆微處理器技術(shù)論壇論文集[C];2012年

10 徐建華;徐銳敏;謝俊;;W頻段平面混合集成壓控振蕩器[A];2005'全國微波毫米波會議論文集（第二冊）[C];2006年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前8條

1 成都 溫成宜 編譯;寬頻帶壓控振蕩器[N];電子報(bào);2012年

2 北京 李國華 編譯;增強(qiáng)型三相輸出的壓控振蕩器[N];電子報(bào);2013年

3 重慶 尹申燕;簡易數(shù)字式壓控振蕩器[N];電子報(bào);2002年

4 安徽 劉生 編譯;擴(kuò)充RC壓控振蕩器的頻率范圍[N];電子報(bào);2014年

5 廣西 潘云忠 潘宜漾;可實(shí)現(xiàn)4W的PLL鎖相環(huán)調(diào)頻立體聲發(fā)射機(jī)制作[N];電子報(bào);2010年

6 ;ADI：ADF4350[N];通信產(chǎn)業(yè)報(bào);2008年

7 廣西 黃獻(xiàn)忠;實(shí)驗(yàn)鎖相環(huán)FM立體聲發(fā)射機(jī)[N];電子報(bào);2004年

8 遼寧 楊成偉;再談AFT和AFC不容混淆[N];電子報(bào);2000年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 唐長文;電感電容壓控振蕩器[D];復(fù)旦大學(xué);2004年

2 周海峰;極低電壓應(yīng)用的低功耗低相噪壓控振蕩器的研究與實(shí)現(xiàn)[D];浙江大學(xué);2009年

3 李麗;RF MEMS可變電容及壓控振蕩器的研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2006年

4 徐衛(wèi)林;無線射頻通信片上系統(tǒng)的壓控振蕩器與電源管理的研究[D];武漢大學(xué);2011年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王龍騰;基于高頻渦流模式的高效率電烙鐵的研究與設(shè)計(jì)[D];延邊大學(xué);2015年

2 龍高明;微波寬帶小步進(jìn)頻率源的研究[D];電子科技大學(xué);2015年

3 姜若愚;基于改進(jìn)噪聲模型的壓控振蕩器設(shè)計(jì)[D];電子科技大學(xué);2014年

4 劉歡;10GHz自適應(yīng)鎖相技術(shù)的研究[D];電子科技大學(xué);2014年

5 申紅偉;應(yīng)用于FPGA的鎖相環(huán)設(shè)計(jì)研究[D];西安電子科技大學(xué);2015年

6 唐攀;基于CMOS工藝的毫米波壓控振蕩器芯片設(shè)計(jì)[D];電子科技大學(xué);2015年

7 王佳琪;GaAs HBT壓控振蕩器輻照噪聲研究[D];西安電子科技大學(xué);2014年

8 嚴(yán)婷;基于GaAs HBT的壓控振蕩器的研究與設(shè)計(jì)[D];西安電子科技大學(xué);2014年

9 王南南;應(yīng)用于臨近空間飛行器的Ka波段PLL的設(shè)計(jì)[D];北京交通大學(xué);2016年

10 朱從眾;用于探地雷達(dá)的超寬帶發(fā)射源的研究與設(shè)計(jì)[D];東南大學(xué);2015年

，

本文編號：948081