15GHZ高线性、低相噪压控振荡器研究

本文在对克拉泼电路的理论分析基础上，运用Microwave Office软件仿真、优化出耦合元件Lgx、Cg的取值范围，用封装的场效应管、变容二极管设计、研制出15GHz压控振荡器，在14.7-15.4GHz调谐带宽内，振荡器的线性指标达到1.15，功率输出为15dBm，偏离载频100KHz,相位噪声倨于-80dBc/Hz。     

CMOS负阻补偿型压控振荡器关键技术研究

采用TSMC 0.18μm CMOS工艺,设计了一个中心振荡频率为2.46GHz的负阻补偿型LC压控振荡器。该压控振荡器采取差分负阻结构,利用反型NMOS电容实现频率调谐。通过对可调电容的特性研究,振荡器实现2.08GHz~2.84GHz的宽频率覆盖范围调谐,同时通过调节负阻器件的宽长比、优化片上螺旋电感几何参数获得高品质因数等方法提高振荡器的相位噪声性能。在1.8V供电电压下对电路仿真,相位噪声小于-120dBc/Hz@1 MHz,最低可达-125dBc/Hz@1 MHz,工作平均电流为3.74mA。在1.6V供电电压时工作正常,满足单芯片跳频频率综合器的应用要求。     

采用变容管端接微带谐振器的L波段低噪声VCO理论分析与设计

本文在对振荡器相位噪声分析的基础上,从影响相位噪声的因素出发,选择了微带结构的克拉波电路;在满足振荡条件的基础上,采取了加大负反馈电容的办法,使振荡器的输出相位噪声改善约-5dBc/Hz/10kHz,在相对调谐带宽10%～20%时,获得相位噪声优于-95dBc/Hz/10kHz,功率波动±1dBm.     

低调谐增益变化的10 GHz电感电容式压控振荡器设计

基于0.18μm CMOS工艺,设计了一种应用于无线通信和雷达系统的低变化调谐增益的电感电容式压控振荡器。该电路包括分布式偏置可变电容阵列和开关电容阵列,合理选择偏置电压扩展电容-电压曲线覆盖范围,在整个调谐电压范围内,可有效降低调谐增益。三位开关电容阵列将整个可调频率范围分为8个子频带,通过控制可变电容实现子频带内频率的调谐范围。同时采用开关可变电容阵列,有效抑制了电感电容式压控振荡器调谐增益的变化。基于1P6M 0.18μm工艺模型的后仿真结果显示该10 GHz压控振荡器调谐增益变化率表现优异,低至21.5%,调谐频率范围为9.13～11.15 GHz,同时该压控振荡器能够实现较低的直流功耗9 m W(1.8 V电源电压),相位噪声在10 GHz时为-105 d Bc/Hz@1 MHz。     

基于收发分置SAR雷达的相位同步通信

通常振荡器相位噪声能够影响收发分置雷达的性能,从而降低了多基地合成孔径雷达的成像效果,因此,减少振荡器相位噪声对于成像来说非常重要.给出了通过使用同步通信来量化抵消振荡器相位噪声的方法,给出了不同的同步策略,对它们的性能进行了分析,并着重对来自于接收机噪声、频谱混叠、插值及滤波误匹配的同步通信误差进行了研究.     

6.3GHz反馈型介质谐振器振荡器的设计与实现

文章设计了一种场效应管源极输出的并联反馈型C波段介质谐振器振荡器,较详细地讨论了该结构的设计和仿真方法,即利用HFSS电磁仿真软件与ADS电路仿真软件联合仿真的方法,对介质谐振器振荡器性能进行了优化设计和仿真,并采用单管GaAs FET实现了输出频率为6.3 GHz的介质谐振器振荡器,得到了较满意地测试结果,其输出功率大于5 dBm,相位噪声为-94 dBc/Hz@10 kHz、-120 dBc/Hz@100 kHz。     

交织结构的耐单粒子瞬变压控振荡器

为提高辐照环境下振荡器工作的可靠性,提出一种交织结构的抗辐照设计加固压控振荡器(Voltage-Controlled Oscillator,VCO),该VCO由采用交织结构的延时单元构成,该延时单元支持多数表决功能,可以抑制单粒子瞬变的影响;该VCO环路中无须引入额外的专用表决模块,可以产生均匀的多相位输出。所提出的加固差分VCO是基于130 nm体硅互补金属氧化物半导体工艺设计的。模拟结果表明,所设计的加固VCO在100 fC~800 fC沉积电荷量的轰击范围内,其所产生的最大相位偏移不超过0.35 rad。     

利用对比度最优准则的压控振荡器调频非线性误差估计与校正方法

针对压控振荡器调频非线性误差的准确估计与校正问题,提出一种以一维距离像对比度最优为准则的自适应估计与校正方法。本方法建立引入温度变量的压控振荡器频率特性模型,并据此估计出某一温度值对应的调频非线性误差,在对中频回波进行误差补偿和一维脉压后,以一维距离像的对比度最优作为迭代收敛准则,实现调频非线性误差的最优估计与校正。仿真和实测数据结果表明,该方法充分考虑了温度因素对压控振荡器输出频率的影响,能够在不增加硬件复杂度的前提下,通过算法实现对调频非线性误差的估计、跟踪与补偿。与传统基于硬件电路进行估计或校正的方法相比,新方法无需由硬件组成闭环估计通道,且具有实时性强、运算量小、补偿精度高的优点,对于克服实际工程应用中压控振荡器器件的参数漂移问题具有重要指导意义。     

变带宽滤波小数频率合成器

本文根据小数分频锁相环的工作原理,分析了小数杂散的产生机理,指出了单独采用相位补偿法抑制小数杂散的不足,讨论了环路滤波对小数杂散的抑制作用,提出了相位补偿与变带宽环路滤波相结合的办法,最后设计了一种变带宽环路滤波器电路。另外,本文对低噪声压控振荡器也作了最优化设计。     

BBO晶体II型相位匹配光参量振荡器的输出线宽

采用355nm脉冲激光作为泵浦源,对影响BBO晶体II型相位匹配光参量振荡器输出线宽的各种物理机制进行了数值模拟计算和分析。结果表明,II型相位匹配是光参量振荡器获得窄线宽的有效而简单的手段。     

压控振荡器频率特性线性化及频率漂移补偿的新方法

本文扼要介绍了变容二极管及压控振荡器的非线性特性,列举了近代电子设备中可以采用的几种线性化措施,并分析了它们的优缺点,提出了用单片机对压控振荡器的 F—V 非线性进行线性化方案,该方案亦可对频率随时间、温度的漂移进行补偿,大大提高了压控振荡器的频率线性及稳定度、准确度,具有精度高、易于实现、自动校正、调试方便等优点,尤其适合在智能仪器中应用。文中还给出了软件流程图及实验结果。     

BBO晶体Ⅱ型相位匹配光参量振荡器的输出线宽

采用355nm脉冲激光作为泵浦源,对影响BB0晶体Ⅱ型相位匹配光参量振荡器输出线宽的各种物理机制进行了数值模拟计算和分析。结果表明,Ⅱ型相位匹配是光参量振荡器获得窄线宽的有效而简单的手段。     

Ka波段VCO控制信号发生器设计及调制域测试方法

采用DSP的SPORT端口控制16位高速串行DAC，设计了任意电压信号发生器，用于控制Ka波段连续波雷达压控振荡器产生频率可任意调制的发射信号。利用该信号发生器与调制域分析仪，测试了压控振荡器的调制特性和阶跃响应。     

单层反射模式蓝宝石腔体的9.7GHz频率基准

分析了多层圆柱形蓝宝石腔体谐振器为实现Bragg谐振模式需满足的尺寸条件。仿真并设计了单层腔体,利用teflon支撑件将蓝宝石固定在内部镀银的金属腔体内。其在9.7GHz频点实现了Bragg包含模式,Q值高于200 000。利用该谐振器作为带通滤波器构建了室温下的X波段振荡器。该振荡器还包括低噪放、滤波器和手动移相器。通过合理选择谐振器的插入损耗和调节移相器,该振荡器成功实现了稳定输出。测试结果表明,该振荡器具有低的相位噪声但易受环境温度影响。由于采用了极高Q值的蓝宝石谐振器,该振荡器可能成为目前最低相噪的X波段室温频率基准。     

0.18 μm CMOS工艺的GPS/BDS双模可重构接收机射频前端

采用低中频架构设计了一种0.18μm CMOS工艺的GPS/BDS双模可重构接收机射频前端,能在GPS L1模式或BDS B1模式下工作。通过频率自适应电路调整中频滤波器的时间常数,降低其频率不确定度;压控振荡器中加入4位开关电容阵列,以提高频率调谐范围和相位噪声性能;通过硬件复用的方式降低系统功耗。测试结果表明,在1.8 V电源电压下,功耗37.8 m W,电压增益为103 d B,GPS L1和BDS B1波段噪声系数均小于3.2 d B。     

一款0.18μm CMOS辐射加固差分压控振荡器

基于对称负载压控振荡器(VCO)的单粒子瞬变(SET)失效机理,应用设计加固(RHBD)技术分别改进了偏置电路和环形振荡器,设计和实现了一款0.18μm CMOS辐射加固差分VCO.模拟结果表明:加固VCO的SET敏感性大幅降低,同时还降低了抖动对于电源噪声的敏感性.虽然电路结构变化会导致频率下降,但可以通过调整电路尺寸而解决.此外,加固VCO面积开销有所降低,优于其他加固方法.     

基于长环光电振荡器的频率传递相位噪声分析

文章通过建立长环光电振荡器频率传递模型,从光纤色散理论出发,综合考虑色散、光纤长度和光源对时延波动的影响,推导出光源中特定参数对振荡频率相位噪声影响的表达式,通过MATLAB数值仿真进行分析。仿真结果表明:随着光纤长度的增加,光源的频率噪声在光纤色散的作用下,转化为振荡频率的相位噪声,进而影响了频率的稳定度;光源的中心波长对相位噪声的影响是0.7dB/300nm,可以忽略不计;光纤色散系数变化了5ps/(nm.km),相位噪声恶化3dB,得到的仿真结果对下一步的硬件实验工作具有很好的理论指导意义。     

一种适用于跨频段通信的微波本振源

介质振荡器具有可靠性高、稳定性好、相位噪声低的优点．在频率捷变雷达和电子战系统中发挥了十分重要的作用。多频介质振荡器除具有介质振荡器的优点外，还有转移频率跨度大、转移时间短的特点，应用到军事通信中，可实现跨频段通信。本文介绍了多频介质振荡器的电路结构、工作特点和在通信系统中的应用，并对多频锁相介质振荡器的可行性进行了讨论。     

3.6—6.4GHz YIG调谐场效应管振荡器

YIG调谐振荡器具有相位噪声低、工作频率范围宽和线性好等特点,在微波领域得到广泛的应用。利用未封装的管芯直接做在微带电路上的工艺,晶体管YIG调谐振荡器可在1～12.4GHz之间工作,而GaAs场效应管YIG调谐振荡器可以做到7～40GHz。目前国内场效应管调谐振荡器还很少见,为了使GaAs场效应管YIG调谐振荡器国产化,我们结合微波频合器的开发工作,研制了3.6～6.4GHz频段的GaAs场效应管YIG调谐振荡器。     

改进的导弹半实物仿真跟踪微分器设计

为了抑制三轴转台输出信号存在相位延迟和噪声对导弹半实物仿真系统性能的影响,研究并设计了一种改进的跟踪微分器进行相位补偿和滤波。基于传统跟踪微分器的工作原理,设计三轴转台输出信号跟踪的基本结构,分析其在输入信号存在噪声时,由于经过传统的跟踪微分器获取微分信号使得噪声强度放大,致使跟踪信号存在振荡的现象。在此基础上,提出一种将微分跟踪器产生的微分信号再串联一个跟踪微分器的相位超前补偿器设计方法,以滤除由于输入信号噪声引起的信号污染,进而消除输出信号的振荡问题。以某导弹半实物仿真系统三轴转台输出信号存在相位延迟和噪声的现象为算例,通过与超前校正方法对比研究,进行了系统仿真验证。仿真结果表明,改进相位超前补偿器能有效地提取姿态角速度信号,具有良好的滤波和相位超前补偿性能,进而证明了其在导弹半实物仿真试验应用的正确性和有效性。