基于差分带通滤波器的推-推型振荡器设计
发布时间：2021-08-08 10:12
微波频率源常作为雷达、卫星、无线基站等重要通信系统中的本地振荡源,对整个系统的性能起着至为关键的作用。随着对振荡源相位噪声、输出频率和输出功率的要求越来越高,推-推型振荡器得到越来越多的关注。本文将差分带通滤波器应用到推-推型振荡器设计中,设计具有较高复数品质因数和共模抑制特性的差分带通滤波器作为推-推型振荡器的共用选频网络,使推-推型振荡器完全对称,更有利于设计出低相噪、高基波抑制度和高二次谐波输出功率的推-推型振荡器。本文首先从推-推型振荡器的发展和理论基础入手,介绍了推-推型振荡器的工作原理以及影响其相位噪声的因素,为后文振荡器设计提供了理论指导。结合差分滤波器的工作原理设计得到具有高复数品质因数和抑制共模噪声特性的差分带通滤波器,将差分带通滤波器作为推-推型振荡器的选频元件,通过计算复数品质因数峰值确定振荡频点,最终设计出具有优良相位噪声性能的推-推型振荡器。本文基于复数品质因数峰值设计了一款工作频率为12.23GHz的并联反馈型振荡器,介绍了详细的设计仿真步骤,为后文推-推型振荡器设计提供了理论参考;在上面仿真基础上,采用微带差分带通滤波器设计了工作在X波段的推-推型振荡器,...
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．３交叉耦合的基本结构??
的相位函数。在理想情况下，振荡器输出频率纯净，可近似为脉冲，但结合实际情况，??由于幅度函数和相位函数外（ｒ）影响，实际输出频谱将在中心频率周围产生一个裙??带，如图２．４所示。??输＋??出?一■Ｉ?丁??Ｓ?！?１?！??ＪＡＬ??／〇?／〇＋／．?＇频率??图２．４振荡器实际输出频谱图??相位噪声定义为偏离载波一定频率处，单边相位调制边带１Ｈｚ带宽范围内的噪声功??率与振荡器信号总功率的比值，表达式如下：??Ａ〇ｔｏ／（Ａ＾）?＝?ｌ〇－ｌ〇ｇ?Ｐ—八Ｃ〇°＋ＡａＡＨｚ、?（２．３０）??＿?ｃａｒｒｉｅｒ?＿??其中，呌为振荡器中心频率，频偏量为Ａ＜ｙ。总的相位噪声包括幅度调制杂散和相位调??制杂散两部分，本文中所设计基波振荡器为并联反馈型，其对于幅度杂散有一定的自身??调节能力，则相位调制杂散是主导整体相位噪声的主要因素，也就是通常所说的相位噪??声。??２．３．２?Ｌｅｓｓｏｎ相位噪声模型??Ｌｅｓｓｏｎ模型是由Ｄ．Ｂ?Ｌｅｓｓｏｎ于１９６６年提出的用于表征振荡器相位噪声功率谱密度??的模型［５５］。反馈式振荡器的电路模型如图２．５所示。??１１??
硕士学位论文?基于差分带通滤波器的推－推型振荡器设计??４．带外抑制良好；??５．具有多模窄带特性。??当谐振器为多模时，其相位响应较尖锐，对应更高的群延时峰值和复数品质因数峰??值，而较小的带内插损和良好的带外抑制一方面避免了其他频点优于设计频点满足起振??条件，另一方面有利于提高相位噪声性能。所以，在设计谐振器时应尽量满足以上五点??要求以得到较优越的相噪性能。??３．２．２?ＳＩＷ谐振器设计??基片集成波导（ＳＩＷ）结构在微波毫米波段具有低插损和高２值特性，基于ＳＩＷ结??构的微波振荡器设计也是近年来的研究热点［８＿１１］。本文所设计的谐振器是由三个谐振腔??体交叉耦合实现的，微带转ＳＩＷ匹配部分利用共面波导过渡完成，结构紧凑具有小型??化的特点。在滤波器通带的右侧引入一个传输零点，可以提高滤波器的频率选择性，该??零点的位置取决于腔体之间的耦合系数，同时，通过改变谐振器的矩形系数对通带特性??进行优化。谐振器介质板采用Ｒ〇ｇｅｒｓ５８８０高频板材，板材厚度为０．５０８ｍｍ，介电常数??为２．２，损耗角正切（ＴａｎＤ）较小为０．０００９。滤波器版图和仿真结果如图３．１所示。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]具有深度二次谐波抑制的低相位噪声射频振荡器[J]. 周文骏,张雪峰,陈建新. 南京理工大学学报. 2015(04)
[2]射频差分网络混合模式S参数的应用[J]. 陈迎潮,杨曙辉. 北京信息科技大学学报(自然科学版). 2009(02)
博士论文
[1]高性能微波毫米波振荡器研究与应用[D]. 曹舟.电子科技大学 2011
[2]基于LTCC的多层基片集成波导滤波器的研究[D]. 魏启甫.上海交通大学 2008
硕士论文
[1]基于叠层基片集成波导结构的平衡滤波器小型化设计[D]. 周恺.南京理工大学 2017
[2]基于SIW结构的平衡滤波器研究[D]. 沈义进.南京理工大学 2015
[3]高QSC频率可调带通滤波器设计[D]. 戎喆希.南京理工大学 2014
[4]基于SIW结构的新型滤波器研究[D]. 徐鑫.南京理工大学 2014
[5]基于取样锁相及DRVCO技术的X波段微波频率源的研究[D]. 赵烁砾.南京理工大学 2013
[6]多层小型化滤波器的设计与实现[D]. 刘明强.电子科技大学 2012
[7]基于基片集成波导技术的压控振荡器研究[D]. 苏坪.电子科技大学 2012
[8]11GHz介质振荡器设计[D]. 李禧律.南京邮电大学 2012
[9]Ku波段DRO-PLL的设计与实现[D]. 谢廷显.电子科技大学 2009
[10]4.75GHz低相噪DRO-PLL的设计与实现[D]. 李刚.电子科技大学 2005
本文编号：3329765
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．３交叉耦合的基本结构??
的相位函数。在理想情况下，振荡器输出频率纯净，可近似为脉冲，但结合实际情况，??由于幅度函数和相位函数外（ｒ）影响，实际输出频谱将在中心频率周围产生一个裙??带，如图２．４所示。??输＋??出?一■Ｉ?丁??Ｓ?！?１?！??ＪＡＬ??／〇?／〇＋／．?＇频率??图２．４振荡器实际输出频谱图??相位噪声定义为偏离载波一定频率处，单边相位调制边带１Ｈｚ带宽范围内的噪声功??率与振荡器信号总功率的比值，表达式如下：??Ａ〇ｔｏ／（Ａ＾）?＝?ｌ〇－ｌ〇ｇ?Ｐ—八Ｃ〇°＋ＡａＡＨｚ、?（２．３０）??＿?ｃａｒｒｉｅｒ?＿??其中，呌为振荡器中心频率，频偏量为Ａ＜ｙ。总的相位噪声包括幅度调制杂散和相位调??制杂散两部分，本文中所设计基波振荡器为并联反馈型，其对于幅度杂散有一定的自身??调节能力，则相位调制杂散是主导整体相位噪声的主要因素，也就是通常所说的相位噪??声。??２．３．２?Ｌｅｓｓｏｎ相位噪声模型??Ｌｅｓｓｏｎ模型是由Ｄ．Ｂ?Ｌｅｓｓｏｎ于１９６６年提出的用于表征振荡器相位噪声功率谱密度??的模型［５５］。反馈式振荡器的电路模型如图２．５所示。??１１??
硕士学位论文?基于差分带通滤波器的推－推型振荡器设计??４．带外抑制良好；??５．具有多模窄带特性。??当谐振器为多模时，其相位响应较尖锐，对应更高的群延时峰值和复数品质因数峰??值，而较小的带内插损和良好的带外抑制一方面避免了其他频点优于设计频点满足起振??条件，另一方面有利于提高相位噪声性能。所以，在设计谐振器时应尽量满足以上五点??要求以得到较优越的相噪性能。??３．２．２?ＳＩＷ谐振器设计??基片集成波导（ＳＩＷ）结构在微波毫米波段具有低插损和高２值特性，基于ＳＩＷ结??构的微波振荡器设计也是近年来的研究热点［８＿１１］。本文所设计的谐振器是由三个谐振腔??体交叉耦合实现的，微带转ＳＩＷ匹配部分利用共面波导过渡完成，结构紧凑具有小型??化的特点。在滤波器通带的右侧引入一个传输零点，可以提高滤波器的频率选择性，该??零点的位置取决于腔体之间的耦合系数，同时，通过改变谐振器的矩形系数对通带特性??进行优化。谐振器介质板采用Ｒ〇ｇｅｒｓ５８８０高频板材，板材厚度为０．５０８ｍｍ，介电常数??为２．２，损耗角正切（ＴａｎＤ）较小为０．０００９。滤波器版图和仿真结果如图３．１所示。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]具有深度二次谐波抑制的低相位噪声射频振荡器[J]. 周文骏,张雪峰,陈建新. 南京理工大学学报. 2015(04)
[2]射频差分网络混合模式S参数的应用[J]. 陈迎潮,杨曙辉. 北京信息科技大学学报(自然科学版). 2009(02)
博士论文
[1]高性能微波毫米波振荡器研究与应用[D]. 曹舟.电子科技大学 2011
[2]基于LTCC的多层基片集成波导滤波器的研究[D]. 魏启甫.上海交通大学 2008
硕士论文
[1]基于叠层基片集成波导结构的平衡滤波器小型化设计[D]. 周恺.南京理工大学 2017
[2]基于SIW结构的平衡滤波器研究[D]. 沈义进.南京理工大学 2015
[3]高QSC频率可调带通滤波器设计[D]. 戎喆希.南京理工大学 2014
[4]基于SIW结构的新型滤波器研究[D]. 徐鑫.南京理工大学 2014
[5]基于取样锁相及DRVCO技术的X波段微波频率源的研究[D]. 赵烁砾.南京理工大学 2013
[6]多层小型化滤波器的设计与实现[D]. 刘明强.电子科技大学 2012
[7]基于基片集成波导技术的压控振荡器研究[D]. 苏坪.电子科技大学 2012
[8]11GHz介质振荡器设计[D]. 李禧律.南京邮电大学 2012
[9]Ku波段DRO-PLL的设计与实现[D]. 谢廷显.电子科技大学 2009
[10]4.75GHz低相噪DRO-PLL的设计与实现[D]. 李刚.电子科技大学 2005
本文编号：3329765
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