S波段疊層SIW壓控振蕩器設(shè)計(jì).pdf

1、頻率源是雷達(dá)和現(xiàn)代通信系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，它是整個(gè)通信系統(tǒng)信號(hào)脈動(dòng)的起源和基準(zhǔn)，而振蕩器作為頻率源的核心部件，它的性能對(duì)整個(gè)通信系統(tǒng)的影響很大。隨著電子系統(tǒng)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，對(duì)振蕩器提出了尺寸小、相噪低、可靠性高的要求。而新型的基片集成波導(dǎo)（SIW）諧振腔不僅能夠?qū)崿F(xiàn)很小的尺寸還具有較高的品質(zhì)因數(shù)，把它用于振蕩器的設(shè)計(jì)中，不僅起到了理論驗(yàn)證的作用并且具有很高的研究?jī)r(jià)值。
　　本文首先詳細(xì)總結(jié)了SIW振蕩器近幾年國(guó)內(nèi)外的研究動(dòng)態(tài)，然后深

2、入分析了反饋式振蕩器和負(fù)阻式振蕩器的工作原理，闡述了頻率穩(wěn)定度和相位噪聲的產(chǎn)生原因和影響因素，隨后又重點(diǎn)分析了SIW結(jié)構(gòu)的傳輸特性，描述了折疊SIW結(jié)構(gòu)截止頻率與中間金屬層開(kāi)槽間隙之間的關(guān)系，歸納總結(jié)了SIW與傳輸線(xiàn)之間的過(guò)渡方式，簡(jiǎn)要分析了SIW諧振腔的諧振模式和頻率特性，并簡(jiǎn)要介紹了疊層SIW諧振腔。
　　接著仿真對(duì)比了L型槽SIW諧振腔、C型槽SIW諧振腔和雙L型SIW諧振腔對(duì)傳統(tǒng)單層SIW諧振腔的小型化程度，發(fā)現(xiàn)C型槽SI

3、W諧振腔在面積相同的情況下能夠把諧振頻率降到最低，而且它能夠通過(guò)改變中間層短邊槽的長(zhǎng)度來(lái)連續(xù)調(diào)節(jié)諧振頻率。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)和仿真了四種疊層SIW結(jié)構(gòu)的耦合方式，并經(jīng)過(guò)對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)探針面積越大，諧振腔與上層電路之間的耦合越強(qiáng)，而且電壓探針的面積對(duì)耦合強(qiáng)度的影響很大，電流探針的面積大小只略微影響耦合強(qiáng)度。
　　在此基礎(chǔ)上，通過(guò)這四種耦合方式在C型槽SIW諧振腔之上再疊加一層有源電路設(shè)計(jì)出四種疊層SIW壓控振蕩器。并重點(diǎn)介紹了這四種振蕩

4、器的原理圖和PCB的設(shè)計(jì)和制作，分析了原理圖中各部分電路的原理和功能，包括器件的選型、偏置電路的設(shè)計(jì)、負(fù)阻電路的設(shè)計(jì)以及電源的降噪處理和衰減網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)。最后對(duì)每種振蕩器分別進(jìn)行了仿真和實(shí)際測(cè)試，并進(jìn)行對(duì)比分析和歸納總結(jié)。
　　本文設(shè)計(jì)的S波段疊層SIW壓控振蕩器通過(guò)兩種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)小型化，一是采用小型化程度高的C型槽SIW諧振腔，二是將有源電路部分完全疊加在諧振腔上進(jìn)一步減小面積。最后制作出來(lái)的四種壓控振蕩器尺寸均為10mm×10m