一種高頻點高穩定低噪聲恒溫晶體振蕩器的制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種高頻點高穩定低噪聲恒溫晶體振蕩器，包括高穩定恒溫晶振電路、鎖相電路、超低噪音恒溫晶振電路和信號倍增放大濾波電路；所述高穩定恒溫晶振電路和超低噪音恒溫晶振電路分別與鎖相電路電性連接，鎖相電路用高穩定恒溫晶振電路鎖超低噪音恒溫晶振電路；所述信號倍增放大濾波電路設有輸入端和高頻輸出端，輸入端與超低噪音恒溫晶振電路電性連接。本發明結構簡單、合理，頻點可以到達400MHz，噪聲小、隔離度高、頻譜純、使用效果好、避免了相位漂移。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本發明涉及晶體振蕩器【技術領域】，特別是一種高頻點高穩定低噪聲恒溫晶體振蕩 器。 一種高頻點高穩定低噪聲恒溫晶體振蕩器
【背景技術】
[0002] 目前頻率倍增器多采用有源器件，使晶體管工作在非線性區，將激勵信號變成電 流脈沖，這樣便產生了多次諧波。然后通過選頻回路，選出所需要的諧波，以達到倍頻的目 的。這種倍頻器主要的缺點是：將激勵信號變成電流脈沖，產生多次諧波，能量分散，所選的 倍頻信號較弱，信噪比低；為了獲得較小的導通角，晶體管要求有足夠的反向偏壓，對元器 件的要求較高。由于晶體管工作在非線性區，要保證集電極電流脈沖足夠大，以產生豐富的 諧波，就要加大交流激勵電壓，這種激勵信號的功率要求高。高頻點恒溫晶振目前大多采用 低頻點恒溫晶振鎖VC0或壓控晶振。通過低頻點恒溫晶振控制VC0或壓控晶振，達到高穩 定高頻點輸出。這種方式鎖出來的頻點容易失鎖、相位噪聲較差、抖動較大。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的在于克服上述現有技術存在的不足，而提供一種結構簡單、合理，頻 點可以到達400MHz，噪聲小、隔離度高、頻譜純、使用效果好、避免了相位漂移的高頻點高穩 定低噪聲恒溫晶體振蕩器。
[0004] 本發明的目的是這樣實現的： 一種高頻點高穩定低噪聲恒溫晶體振蕩器，其特征是，包括高穩定恒溫晶振電路、鎖相 電路、超低噪音恒溫晶振電路和信號倍增放大濾波電路；所述高穩定恒溫晶振電路和超低 噪音恒溫晶振電路分別與鎖相電路電性連接，鎖相電路用高穩定恒溫晶振電路鎖超低噪音 恒溫晶振電路；所述信號倍增放大濾波電路設有輸入端和高頻輸出端，輸入端與超低噪音 恒溫晶振電路電性連接。
[0005] 本發明的目的還可以采用以下技術措施解決： 作為更具體的一種方案，所述高穩定恒溫晶振電路包括第一晶體、第一高精密恒溫槽 和用于使第一晶體產生頻率的皮爾斯三極管振蕩電路，第一晶體設置在第一高精密恒溫槽 中、并與皮爾斯三極管振蕩電路電性連接。所述皮爾斯三極管振蕩電路中構成有用于產生 抑制泛音晶體的B模頻率的B模抑制網絡，以及構成有用于抑制泛音晶體諧波頻率的C模 抑制網絡，從而起到抑制網絡起到抑制不需要頻率的作用，把不需要的基頻頻率，泛音頻率 抑制。第一高精密恒溫槽用于把晶體恒溫在固定的溫度點，溫度波動小于〇. 〇l°C。
[0006] 所述超低噪音恒溫晶振電路包括第二晶體、第二高精密恒溫槽和用于使第二晶體 產生頻率的皮爾斯門振蕩電路，第二晶體設置在第二高精密恒溫槽中、并與皮爾斯門振蕩 電路電性連接。所述皮爾斯門振蕩電路中設有相角補償電容，起到滿足零相位平衡條件，另 夕卜，構成有諧波抑制網絡，以及設置有可將振蕩器的頻率校回到諧振器的標稱頻率的電容。 還有，皮爾斯門振蕩電路中設有反相器以及對應該反相器而設的反饋電阻，反饋電阻將反 相器偏置在線性區內，以便反相器的輸入阻抗與晶體匹配。
[0007] 所述鎖相電路為PLL鎖相電路，該電路設置有單片機和鑒相器，高穩定恒溫晶振 電路和超低噪音恒溫晶振電路分別與PLL鎖相電路的鑒相器電性連接。
[0008] 所述信號倍增放大濾波電路包括依次電性連接的第一倍頻電路、第一帶通濾波電 路、第一放大電路、第二帶通濾波電路、第二倍頻電路、第二放大電路、第三濾波電路、整形 匹配電路和高頻輸出端。
[0009] 所述第一倍頻電路和第二倍頻電路均為設有無源倍頻器的無源倍頻電路。
[0010] 所述第一放大電路和第二放大電路均設有低噪聲放大器。
[0011] 本發明的有益效果如下： (1) 此款高頻點高穩定低噪聲恒溫晶體振蕩器，其頻點可以到達400MHz，可以通過更改 無源倍頻器的倍頻數、帶通濾波電路擴展到600MH Z、900MHZ、lGHz ; (2) 帶倍頻器和帶通濾波器都屬于無源器件，可以看出具有設計合理、模塊化、結構簡 單、噪聲小、隔離度高、頻譜純、使用效果好、避免了相位漂移等優點； (3) 此款高頻點高穩定低噪聲恒溫晶體振蕩器采用恒溫晶振當VC0,頻率穩定度高，老 化小，相噪好； (4) 此款高頻點高穩定低噪聲恒溫晶體振蕩器將高穩定10MHz恒溫晶振鎖超低相噪聲 100MHz恒溫晶振，再將100MHz頻率倍增到400MHz ; (5) 該發明采用無源倍頻器件，克服以往倍頻的弊端，具有噪聲系數小、隔離度高；采 用高穩10MHz恒溫晶振鎖超低噪聲100MHz恒溫晶振，具有高穩定、低老化、低相噪的特點， 100MHz恒溫晶振采用皮爾斯門振蕩電路，具有低噪聲、低抖動的特點；10MHz恒溫晶振采用 皮爾斯三極管振蕩電路，具有低老化高穩定的特點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012] 圖1為本發明電路組成框圖。
[0013] 圖2為圖1中信號倍增放大濾波電路原理圖。
[0014] 圖3為圖1中高穩定恒溫晶振電路原理圖。
[0015] 圖4為圖1中鎖相電路原理圖。
[0016] 圖5為圖1中超低噪音恒溫晶振電路原理圖。
【具體實施方式】
[0017] 下面結合附圖及實施例對本發明作進一步描述： 參見圖1-圖5所示，一種高頻點高穩定低噪聲恒溫晶體振蕩器，包括高穩定恒溫晶振 電路21、鎖相電路22、超低噪音恒溫晶振電路23和信號倍增放大濾波電路10 ;所述高穩定 恒溫晶振電路21和超低噪音恒溫晶振電路23分別與鎖相電路22電性連接，鎖相電路22 用高穩定恒溫晶振電路21鎖超低噪音恒溫晶振電路23 ;所述信號倍增放大濾波電路10設 有輸入端33和高頻輸出端32,輸入端33與超低噪音恒溫晶振電路23電性連接。
[0018] 見圖3所示，所述高穩定恒溫晶振電路21包括第一晶體XI、第一高精密恒溫槽和 用于使第一晶體XI產生頻率的皮爾斯三極管振蕩電路40,第一晶體XI設置在第一高精密 恒溫槽中、并與皮爾斯三極管振蕩電路40電性連接。所述第一晶體XI為JZT84S106U3V18 晶體。所述的皮爾斯三極管振蕩電路中C11和L2串聯構成B模抑制網絡，產生抑制泛音晶 體的B模頻率；電感L3和電容CIO并聯構成C模抑制網絡，產生抑制泛音晶體諧波頻率。 精密的恒溫槽把晶體恒溫在固定的溫度點，溫度波動小于〇.ore ;抑制網絡起到抑制不需 要頻率的作用，把不需要的基頻頻率，泛音頻率抑制。
[0019] 所述超低噪音恒溫晶振電路23包括第二晶體X2、第二高精密恒溫槽和用于使第 二晶體X2產生頻率的皮爾斯門振蕩電路，第二晶體X2設置在第二高精密恒溫槽中、并與皮 爾斯門振蕩電路電性連接。所述第二晶體X2為JZT55S107U3V10晶體。所述的皮爾斯門振 蕩電路中CS為相角補償電容，起到滿足零相位平衡條件。C1和C2為諧波抑制網絡，電容 CL可將振蕩器的頻率校回到諧振器的標稱頻率。R1是反相器U1的反饋電阻，它將反相器 偏置在線性區內，以便反相器的輸入阻抗與晶體匹配。
[0020] 上述第一高精密恒溫槽和第二高精密恒溫槽圖中均未示出。
[0021] 所述鎖相電路22為PLL鎖相電路，該電路設置有單片機20和鑒相器，高穩定恒溫 晶振電路21和超低噪音恒溫晶振電路23分別與PLL鎖相電路22的鑒相器電性連接。所 述單片機20的型號為12F629,鑒相器的型號為LMX2306。
[0022] 所述信號倍增放大濾波電路10包括依次電性連接的第一倍頻電路24、第一帶通 濾波電路25、第一放大電路26、第二帶通濾波電路27、第二倍頻電路28、第二放大電路29、 第三濾波電路30、整形匹配電路31和高頻輸出端32。
[0023] 所述第一倍頻電路24和第二倍頻電路28均為設有無源倍頻器的無源倍頻電路。 無源倍頻器型號為AMK-2-13。
[0024] 所述第一放大電路26和第二放大電路29均設有低噪聲放大器。所述低噪聲放大 器的型號為UPC2771TB。
[0025] 所述第三濾波電路30設有型號為HDF398A的介質濾波器。
[0026] 所述整形匹配電路31為Π 型阻抗匹配網絡電路，該電路具有匹配輸出與輸入匹 配的作用，加強輸出帶負載的能力。
[0027] 其工作原理是：高穩定恒溫晶振電路21產生高穩定的10MHz信號后通過PLL鎖相 電路鎖超低噪音恒溫晶振電路23所產生的100MHz信號（高穩定的10MHz恒溫晶振老化< 0. 5ppb溫度特性< 5ppb ;超低噪聲恒溫晶振100MHz信號相位噪聲ΙΟΟΚΗζ優于-170dBc/ Hz、ΙΚΗζ優于-158dBc/Hz)。鎖定的高穩定超低噪聲100MHz信號輸入第一倍頻電路24,該信 號在第一倍頻電路24中經無源倍頻器（AMK-2-13)處理后，在無源倍頻器（AMK-2-13)的輸 出端得到一個200MHz的正弦波信號。所述PLL鎖相電路由單片機12F629型號芯片和鑒相 器LMX2306型號芯片組成，10MHz標準頻率由LMX2306型號芯片第8腳（PL0腳)輸入，100MHz 頻率信號由LMX2306型號芯片第6腳（CP0腳）輸入，10MHz頻率和100MHz頻率在LMX2306 型號芯片進行分頻、比較。從LMX2306型號芯片第二腳輸出一個誤差電壓，經環路濾波器濾 掉高頻成分后，輸出一個直流信號調制100MHz晶振的變容二極管，從而調制100MHz的頻 率，保持ω?=ω〇,兩個信號的相位誤差為Φ (常數)，環路鎖定。
[0028] 200MHz的正弦波信號通過200MHzLC第一帶通濾波電路25后，濾掉基頻信號 100MHz和高次諧波。經過第一帶通濾波電路25后的200MHz信號進入第一放大電路26并 經過該第一放大電路26中的低噪聲放大器（UPC2771TB)放大，放大的后的200MHz信號再 次通過200MHzLC第二帶通濾波電路27。
[0029] 在第二帶通濾波電路27輸出的200MHz正弦波信號進入第二倍頻電路28的無源 倍頻器（AMK-2-13)，在無源倍頻器的輸出端得到400MHz正弦波信號，400MHz的信號通過 400MHzLC帶通濾波器及第二放大電路29,濾掉200MHz的信號和高次濾波，通過400MHzl 帶通濾波器的400MHz信號進入第二放大電路29中低噪聲放大器（UPC2771TB)放大，輸出 一個lOdbm左右正弦波信號，10dBm信號進入第三濾波電路中介質濾波器（HDF398A)濾掉 100MHz、200MHz信號和高次濾波。經過介質濾波器的400MHz信號經過整形匹配電路31(Π 型阻抗匹配網絡電路）后與高頻輸出端32連接。
【權利要求】
1. 一種高頻點高穩定低噪聲恒溫晶體振蕩器，其特征是，包括高穩定恒溫晶振電路 (21)、鎖相電路（22)、超低噪音恒溫晶振電路（23)和信號倍增放大濾波電路（10); 所述高穩定恒溫晶振電路（21)和超低噪音恒溫晶振電路（23)分別與鎖相電路（22)電 性連接，鎖相電路（22)用高穩定恒溫晶振電路（21)鎖超低噪音恒溫晶振電路（23); 所述信號倍增放大濾波電路（10)設有輸入端（33)和高頻輸出端（32)，輸入端（33)與 超低噪音恒溫晶振電路（23)電性連接。
2. 根據權利要求1所述高頻點高穩定低噪聲恒溫晶體振蕩器，其特征是，所述高穩定 恒溫晶振電路（21)包括第一晶體（XI)、第一高精密恒溫槽和用于使第一晶體（XI)產生頻 率的皮爾斯三極管振蕩電路（40 )，第一晶體（XI)設置在第一高精密恒溫槽中、并與皮爾斯 三極管振蕩電路（40)電性連接。
3. 根據權利要求1所述高頻點高穩定低噪聲恒溫晶體振蕩器，其特征是，所述超低噪 音恒溫晶振電路（23)包括第二晶體（X2)、第二高精密恒溫槽和用于使第二晶體（X2)產生 頻率的皮爾斯門振蕩電路，第二晶體（X2)設置在第二高精密恒溫槽中、并與皮爾斯門振蕩 電路電性連接。
4. 根據權利要求1所述高頻點高穩定低噪聲恒溫晶體振蕩器，其特征是，所述鎖相電 路（22)為PLL鎖相電路（22)，該電路設置有單片機（20)和鑒相器，高穩定恒溫晶振電路 (21)和超低噪音恒溫晶振電路（23)分別與PLL鎖相電路（22)的鑒相器電性連接。
5. 根據權利要求1所述高頻點高穩定低噪聲恒溫晶體振蕩器，其特征是，所述信號倍 增放大濾波電路（10)包括依次電性連接的第一倍頻電路（24)、第一帶通濾波電路（25)、第 一放大電路（26 )、第二帶通濾波電路（27 )、第二倍頻電路（28 )、第二放大電路（29 )、第三濾 波電路（30)、整形匹配電路（31)和高頻輸出端（32)。
6. 根據權利要求5所述高頻點高穩定低噪聲恒溫晶體振蕩器，其特征是，所述第一倍 頻電路（24)和第二倍頻電路（28)均為設有無源倍頻器的無源倍頻電路。
7. 根據權利要求5所述高頻點高穩定低噪聲恒溫晶體振蕩器，其特征是，所述第一放 大電路（26 )和第二放大電路（29 )均設有低噪聲放大器。
【文檔編號】H03L1/04GK104052465SQ201410297001
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年6月28日 優先權日:2014年6月28日
【發明者】邱學文 申請人:廣東圣大電子有限公司