基于SISL高Q值谐振腔的低相噪振荡器设计

发布时间：2022-08-11 16:08

　　近年来,5G通讯和物联网等应用需求对无线通信系统中射频前端电路模块的性能提出了更高的要求。在射频前端电路中,振荡器作为其发射链路和接收链路中提供本振信号的器件,其相位噪声指标直接影响了系统接收信号的速度和准确度。因此,对高性能的振荡器展开研究是现阶段非常有价值的课题。本论文在充分分析振荡器的工作原理和相位噪声模型的前提下,基于介质集成悬置线（Substrate Integrated Suspended Line,SISL）平台,充分利用其低损耗,可多层走线,高集成度和自封装的优势,对SISL的高Q谐振腔进行了研究和验证,并将其应用于振荡器设计中,实现了高性能的振荡器电路。本论文的主要工作及创新点如下:1)详细介绍了SISL平台的典型结构和其应用到电路中的优势,并首次利用SISL结构中的空气腔体作为谐振器,设计了高Q值SISL单层金属谐振腔（Single Metal Cavity Resonator,SMCR）,其测试有载Q值QL可达495。2)在充分利用SISL谐振腔本身具有低辐射损耗优势的基础上,从降低介质损耗和导体损耗的角度,结合SISL的多层板,且可双层走线的结构特点,对SISL... 

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究工作的背景及意义
    1.2 国内外研究动态
        1.2.1 低相噪振荡器国内外研究进展
        1.2.2 SISL发展动态
    1.3 本文的研究内容及结构
第二章 振荡器理论
    2.1 反馈式振荡工作原理分析
    2.2 负阻式振荡原理分析
        2.2.1 单端口的负阻振荡模型分析
        2.2.2 双端口的负阻振荡模型分析
    2.3 相位噪声分析
        2.3.1 振荡器相位噪声的产生和表征
        2.3.2 相位噪声的来源
        2.3.3 Lesson相位噪声模型
        2.3.4 Ali Hajimiri& Thomas H.Lee相位噪声模型
        2.3.5 降低相位噪声的几种措施
    2.4 本章小结
第三章 SISL高 Q值谐振腔设计及Q值提升技术
    3.1 介质集成悬置线(SISL)技术
        3.1.1 SISL的典型结构
        3.1.2 SISL的优势
    3.2 SISL单层金属谐振腔设计
    3.3 SISL谐振腔分析
        3.3.1 有效介电常数
        3.3.2 等效电路
    3.4 SISL SMCR的测试和误差分析
        3.4.1 加工测试
        3.4.2 误差分析
    3.5 SISL谐振腔的Q值提升技术
        3.5.1 部分介质切除的SISL SMCR
        3.5.2 部分介质切除的SISL DMCR
        3.5.3 谐振腔无载Q值 QU
    3.6 SISL谐振腔测试结果总结与对比
    3.7 本章小结
第四章 基于SISL高 Q值谐振腔的低相噪振荡器设计
    4.1 有源负阻电路设计
        4.1.1 晶体管选取
        4.1.2 偏置电路设计
        4.1.3 负阻的产生
    4.2 串联反馈式振荡器设计
    4.3 基于SISL SMCR振荡器的起振分析
    4.4 基于SISL SMCR振荡器的EM仿真
    4.5 基于SISL SMCR振荡器的加工和实测结果
    4.6 基于Q值提升谐振腔振荡器的加工及测试
        4.6.1 基于部分介质切除SISL SMCR振荡器的加工及测试
        4.6.2 基于部分介质切除SISL DMCR振荡器的加工及测试
    4.7 本章小结
第五章 SISL宽频可调谐振腔设计
    5.1 变容二极管的选取
    5.2 SISL宽频可调谐振腔设计
    5.3 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 全文工作总结
    6.2 下一步工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果


【参考文献】：
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

硕士论文
[1]基于SISL的微波过渡及无源器件建模与设计[D]. 李连岳.电子科技大学 2017
[2]基于SISL的微波开关研究与设计[D]. 李文炬.电子科技大学 2017



本文编号：3674967