高温超导高Q腔稳频技术研究

发布时间：2020-04-05 07:08

【摘要】：微波频率源是各种微波系统的核心部件,相位噪声是它的关键指标。基于此,本文设计了一款基于X波段高温超导谐振腔的低相噪微波点频源系统,分析了其理论,考虑了工程实践上的问题,最后对系统进行了测试和分析。本课题微波频率源采用反馈式振荡器模型设计,由增益网络和反馈网络组成,增益网络包括低噪声放大器和限幅器,反馈网络包括高温超导谐振腔和移相器。本文对振荡器起振条件和稳定振荡条件进行了理论上的分析,基于Leeson相位噪声模型分析得出,谐振网络中有载品质因数_LQ的高低直接关系到频率源相位噪声指标的优劣。文中进行了高温超导谐振腔以及其耦合装置的理论分析,总结了设计高有载品质因数的谐振腔所要注意的问题和所采取的方案。设计和测试了高温超导谐振腔,结合高温超导器件测试时气密性的考虑和腔体加工工艺考虑,确定了腔体整体结构和截止波导耦合结构,采用了合适的工作模式TE_(021)模;设计并测试了低噪声放大器,使用两级双极型晶体管进行级联设计,以满足振荡环路对其高增益和低噪声的要求;搭建并测试了模拟移相器,使其可以在360°范围内连续可调,以满足振荡器的相位起振条件;对定向耦合器、限幅器以及混频器进行了设计与测试。制作了两套电路结构相同的点频源,它们的工作频率分别为9.9655GHz和9.9476GHz。其中,两套高温超导谐振腔的无载品质因数分别为540000和530000。最终测试结果为:第一套X波段微波源信号的相位噪声在偏离载波1kHz处为-62.0dBc/Hz,10kHz处为-104.0dBc/Hz,100kHz处为-121.1dBc/Hz,1MHz处为-126.5dBc/Hz;第二套的相位噪声在偏离载波1kHz处为-65.6dBc/Hz,10kHz处为-102.6dBc/Hz,100kHz处为-124.0dBc/Hz,1MHz处为-130.7dBc/Hz。
【图文】：

2 22 11 22 （ 1 S ）（/ S S）散射参数的数值为归一化数值，不是以 dB 为单位。以上定载品质因数和有载品质因数通过散射参数联系起来。质因数对振荡器相位噪声的影响Leeson 相位噪声模型为理论基础，采用图 2-4 所示的反馈型进而讨论有载品质因数 QL对反馈式振荡回路制成的微波点大器晶体管中存在热噪声和闪烁噪声。闪烁噪声是指在频规律变化的噪声，因此又称为1/ f 噪声。1/ f 噪声出现在载于常用的晶体管是非线性的。之所以引入闪烁噪声是因为声相对于其它成分是具有一定的优势的。具体的放大器噪 2-5 所示。

功率谱密度为S ω ，因此根据式 2-21 可知）带入（2-23），可得下式： 2 23 201h a h amm m mkTFK KSP 由于谐振器的有载品质因数 QL不同，使得 此对于输出相位噪声功率谱密度，分两种情的有载品质因数 QL值较小，这时hf f ，，遵循-18dB/倍频程下降。当频率介于 和hf 程下降。当频率大于 时，1/ f 噪声不在处声。的有载品质因数 QL值较大，这时hf f ，遵循-18dB/倍频程下降。当频率介于 和 之降。当频率大于 时，1/f 噪声不在处于主导振器的输出相位噪声功率谱密度如图 2-6 和图
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN015

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6 郑s

本文编号：2614709