專利名稱：有改善了相位噪聲特性的微波振蕩器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在載波近旁有良好相位噪聲特性的微波振蕩器。
在電信系統(tǒng)中，特別在低的和中等容量的數(shù)字無線電鏈路系統(tǒng)中，本發(fā)明具有其較好而非限定性的用途，因此在下文將參照這用途舉例說明和詳細(xì)描述本發(fā)明，但其使用不應(yīng)被理解為局限于所說明的那部分。
在低的和中等容量無線電鏈路系統(tǒng)中，經(jīng)常要求減少頻譜占有，盡管這涉及使用更復(fù)雜的調(diào)制方案設(shè)計。
現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，低相位噪聲微波合成器主要供這種減少之用，為此最佳的解決辦法是采用多環(huán)路微波頻率合成。
但由于所用裝置，尤其是在它們中有分頻器、抽樣鑒相器、相位比較器、晶體振蕩器等等，所以多環(huán)合成器電路系統(tǒng)的復(fù)雜性是不可忽視的。
本發(fā)明的目的是克服所述已知技術(shù)的缺點和局限性，特別是提供包括一個有源器件和一個諧振腔的微波振蕩器，具有載波近旁減小了的相位噪聲、結(jié)構(gòu)簡單和對溫度、機械沖擊及振動的高度穩(wěn)定性。
這些目的是按照本發(fā)明通過一個包括有源器件和諧振腔的微波振蕩器達(dá)到的，其特征在于，它包括一個鑒頻器或在諧振腔上形成的頻率解調(diào)器以便通過用于把反射的和發(fā)射的功率相比較、接到鑒頻器輸出端的裝置，以及用于響應(yīng)該比較裝置所產(chǎn)生的信號而改變有源器件的相位的裝置，測量發(fā)射的功率和在諧振腔內(nèi)反射的功率。
該振蕩器最好是屬于包括介質(zhì)諧振器在內(nèi)的那種類型。
按照本發(fā)明，為減少振蕩器在載波近旁的相位噪聲起見，設(shè)置有預(yù)先被鑒頻器所取出的由有源器件產(chǎn)生的噪聲的反饋。
因此振蕩器的特征與有源器件無關(guān)，并只取決于具有高Q質(zhì)的介質(zhì)諧振器和存在于鑒頻器中的低噪聲二極管，該鑒頻器屬于1/f類型。
附加的有利特征就是從屬權(quán)利要求的客體。
現(xiàn)在參照附圖
描述本發(fā)明，該附圖舉例說明本發(fā)明較好的但非限定性的實施例，它顯示裝有介質(zhì)諧振器的振蕩器的一般電路，該諧振器包括有按照本發(fā)明提供的鑒頻器。
在圖中大略顯示的介質(zhì)振蕩器包括由場效應(yīng)晶體管，即共漏極結(jié)構(gòu)的GaAsFET(砷化鎵場效應(yīng)晶體管)組成的有源器件1，它激勵具有相對介電常數(shù)Er＝38的介質(zhì)諧振器的空腔2，該介質(zhì)諧振器通過隙縫線耦合到微帶電路。
在接線端11可得到振蕩器的輸出并以已知的方式設(shè)有用于補償空腔溫度的裝置12。
移相器10置于有源器件1和空腔2之間，空腔2為下文描述的反饋回路所控制。
按照本發(fā)明，設(shè)有一種鑒頻器，即在同一空腔2上形成的頻率解調(diào)器3，它包括兩個定向耦合器4和5、特別是通過兩個阻抗Ro接地的兩個四分之一波長的10dB耦合器、一個用參考數(shù)字6表示的90°3dB功率分配器以及呈所謂的梁式引線構(gòu)型的兩個低噪聲(1/f型)檢波二極管7和8。
兩個二極管7和8的其它接線端通過兩個相等的電阻R接地、使得電壓出現(xiàn)在二極管的輸出端以便分別測量發(fā)射的功率和在空腔2內(nèi)反射的功率。所述信號被傳送到微分放大器9的輸入端，在放大器9中以這樣的方式把所述信號加以比較，即，就諧振腔頻率來說放大器9的輸出與振蕩器頻偏(相移)成正比，同時這輸出信號控制位于有源器件1和諧振腔2之間(屬于變?nèi)荻O管式的移相器10)。因此能以這種方式改變有源器件的反射系數(shù)相位以便校正相位瞬變。
一般所述微分放大器具有積分器的功能，該積分器接收兩個二極管7和8的反相和非反相輸入和輸出。
由于所提出的這種構(gòu)型，如果有源器件的反射系數(shù)相位改變，例如，跟隨溫度，電源的相位噪聲變化而變則移相器10便以這樣一種方式引入一個與出現(xiàn)的相位變化大小相等方向相反的相位變化，以使二極管兩端的電壓之差趨于最小值。
用這種方法，由于有源器件所造成的相位噪聲被衰減的系數(shù)等于由鑒頻器3和積分器9組成的反饋電路的四路增益，而殘留相位噪聲僅僅是二極管7和8以及運算放大器10所引入的那些噪聲。
現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，當(dāng)輸入二極管的功率增加時，正如噪聲比增加一樣，鑒頻器的靈敏度也提高，致使二極管的噪聲影響不變。
由于按照本發(fā)明所建議的裝置，在載波近旁的相位噪聲得到了顯著改進(jìn)，此外由于溫度所造成的有源器件的頻率變化也受限制。振蕩器的頻率只取決于諧振腔。
一般，在由GaAsFET組成的有源器件并使用肖特基二極管作為二極管7和8的情況下，載波近旁取得了約為15dB的減少，同時振蕩器的穩(wěn)定性在從0到50℃的范圍內(nèi)小于5PPm)百萬分之幾)。
給含有諧振器的介質(zhì)振蕩器增加解調(diào)器電路能得到具有高頻穩(wěn)定性和在載波近旁的低相位噪聲的直接微波源，而無需諸如分頻器、抽樣鑒相器(SPD)或鎖相環(huán)(PLZ)之類的元件，更高的機械結(jié)構(gòu)緊湊性和減低成本。
既然相位噪聲的減少取決于1/f型二極管的噪聲，所以減少這噪聲就相應(yīng)地減少了振蕩器相位噪聲。
按照本發(fā)明的另一個可供選擇的實施例(圖中未示)，可用低耦合系數(shù)(Q)諧振腔取代介質(zhì)諧振器。因此能以GaAsMMIC(砷化鎵毫米波集成電路)技術(shù)體現(xiàn)(例如)壓控振蕩器(VCO)，該技術(shù)包括有源器件、移相器、諧振腔以及肖特基二極管。
本發(fā)明所建議的技術(shù)，由于只取決于電諧振器故不僅能達(dá)到低相位噪聲，而且能大大減小頻率漂移和獲得更好的溫度穩(wěn)定性。
由于本發(fā)明，通過相對簡單地改進(jìn)帶介質(zhì)諧振器的振蕩器得到了高度復(fù)雜合成器的典型特性。
權(quán)利要求
1.包括一個有源器件(1)和一個諧振腔(2)的微波振蕩器，其特征在于，它包括形成于同一諧振腔(2)上的鑒頻器或頻率解調(diào)器(3)，以便分別測量發(fā)射的功率和在諧振腔內(nèi)反射的功率，以及用于比較反射和發(fā)射功率并接到鑒頻器(3)輸出端的裝置(9)，和用于根據(jù)比較裝置(9)所產(chǎn)生的信號改善有源器件(1)的相位的裝置(10)。
2.按照權(quán)利要求1的微波振蕩器，其特征在于，該振蕩器屬于介質(zhì)諧振器類型(2)。
3.按照權(quán)利要求1或2的微波振蕩器，其特征在于，所述鑒頻器或頻率解調(diào)器(3)包括兩個定向耦合器(4，5)，它們按梁式引線結(jié)構(gòu)把耦合器(4，5)接到功率分配器(6)和兩個低噪聲檢波二極管(7，8)。
4.按照權(quán)利要求3的微波振蕩器，其特征在于，定向耦合器(4，5)是90°3dB耦合器。
5.按照權(quán)利要求3的微波振蕩器，其特征在于，比較裝置包括一個運算放大器(9)，其兩輸入端連接到所述二極管的輸出端。
6.按照權(quán)利要求5的微波振蕩器，其特征在于，用于改善有源器件(1)的相位的裝置包括被微分放大器(9)的輸出所控制的變?nèi)荻O管移相器(10)。
7.按照權(quán)利要求1的微波振蕩器，其特征在于，該振蕩器包括一個具有低耦合系數(shù)的諧振腔。
全文摘要
包括被有源器件(1)所激勵的諧振腔(2)的微波振蕩器的相位噪聲特性是通過引入用同一振蕩器諧振腔體現(xiàn)的鑒頻器得以改善的。由諧振腔(2)所發(fā)射和反射的電源被一對低噪聲二極管(7，8)所測量、組合和檢波，并把得到的信號加以比較以產(chǎn)生用于設(shè)置在有源器件(1)和諧振腔(2)之間的移相器(10)的控制信號。該振蕩器最好屬于包括介質(zhì)諧振器在內(nèi)的那種類型。
文檔編號H03B5/18GK1085023SQ93109640
公開日1994年4月6日 申請日期1993年8月5日 優(yōu)先權(quán)日1992年8月5日
發(fā)明者C·布奧里, G·莫拉, T·圖力洛 申請人:西門子長途電訊股份公司