高稳定低相位噪声晶体振荡器的研究、设计和CAD.pdf

上海海运学院
硕士学位论文
高稳定低相位噪声晶体振荡器的研究、设计和CAD
姓名:蒋平虎
申请学位级别:硕士
专业:交通信息工程及控制
指导教师:杨永康;毛奇凰

关键词:振荡彭相位嘉菩:噪苦囊釜,仿真要摘蘼凼抢状铩⒌缱佣钥梗故峭ㄐ拧⒁瞧魃璞傅榷夹枰8呶榷ǘ鹊钠德试矗且还能带来可观的经济效益。振荡器还不能生产。所以低相噪晶体振荡器研制成功不仅有良好的社会效益,而以保证载波信号的质量。而高稳定的频率源又是以低相噪参考源为基础的,在各种参考源中频率稳定度最好的是高稳定晶体振荡器和原予钟,而原子钟本身也要用到高稳定晶体振荡器。因此对高稳定晶体振荡器的机理和噪声特性进行研究,具有十分重要的意义。目前国内外有很多专家对其进行深入的探讨,也取得一些成果,从国外购买一只低相噪晶体振荡器,价格少则几千元,多则几万元,国内的低相噪晶振虽然价格比国外的低,但价格也惊人,况且指标较高的高稳定晶体本文首先分析了振荡器的工作原理,从理论的角度阐明了晶体谐振器及其等效电路、晶体振荡器和恒温箱的设计,利用电路的噪声模型来分析影响晶体振荡器相位噪声的关键因素,从设计就开始控制晶振的相位噪声,为更好地实现课题的目标打下良好的基础。利用计算机辅助设计技术对高稳定恒温晶体振荡器进行仿真,优化其相位噪声特性,对今后低相噪晶体振荡器的计算机辅助设计具有重要的指导作用。其次在研制的晶体振荡电路中,进行了大量实验,然后对实验结果进行深入细致的分析,充分证明了设计的正确性,研制出的高稳定晶振达到了。最后总结出设计低相噪晶体振荡器的方法,为将来低相噪晶体振荡器的设计和研究铺平了道路。高稳定低相位晶体振荡器的研究、设计和,
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第一章引言§高稳定晶体振荡器发展概况在现代雷达系统中,参考源是直接影响系统性能的关键部分,在晶体振荡器出现之前,雷达系统主要采用瓷控管振荡器作参考源,由于其工作电压高,供电种类多,且其频率稳定度只能达到‘考叮恫荒苈阆执状锏男枰!T甏┢诔鱿了晶体振荡器,随着晶体振荡器的不断发展它的稳定度能达到。陨希呶榷ǖ晶体振荡器已被高精度的雷达系统广泛采用。随着晶体谐振器的发展,国外高稳定晶体振荡器的研究取得了举世瞩目的成就。目前,具有代表性的低相位噪声晶体振荡器是:、一/型⒉捎次泛音切⑿痴衿鞯母呶榷ň逭竦雌型次泛音切石英谐振器的低相位噪声晶体振荡器等。其指标达到:日老化率为×。‘;时域稳定度为/一;相位噪声为￡疕但价格非常昂贵。我国年代初才开始研制高稳定度晶体振荡器,年研制出了日老化率达~量级的高稳定度晶体振荡器,但频率局限于、、年代中期到年代中期发展比较缓慢甏纯J迹夜逭竦雌鞯难制与生产从性能指标、品种规格到工作频率各方面均得到了迅速的发展。目前国内研究高稳定振荡器的有中国电子科技集团公司第十和第二十七研究所、中国航天科工集团二零三研究所、山东大学、成都科技大学等,生产晶体谐振器的厂家本┢吡闫厂、陕西咸阳七九五厂和武汉海创电子有限公司等惭兄埔恍┲芯ǘ染逭竦雌鳌国内目前高稳定晶体振荡器达到的技术指标д裎@:日老化率为×;!#玪合辔辉肷/、品均低于此指标。§本课题研究的目的课题名称:高稳定低相位噪声晶体振荡器的研究、设计和现代雷达要不断提高在强干扰性椿蛭拊锤扇环境下检测弱信号的能力,这/、疕疕疕菏导什￡./、￡./、￡疕汀./;高稳定低相位晶体振荡器的研究,设计和
就要求作为雷达核心的参考源要具备很高的频率稳定度,即参考源必须有非常低的相位噪声。要制作高质量的参考源就必须选择一种优秀的振荡电路方案,普通的振荡器↙竦雌鳌竦雌鞯频率稳定度较差,不能直接当载波信号应用,必须增加稳频措施,即在电路中加入谐振器。目前加入的谐振器有:晶体谐振器、声表面波痴衿鳌⒔橹市痴衿鳌⒒登惶逍痴衿鞯取T诟髦中痴衿髦芯逍痴衿鞯底罡撸虼耍删逍痴衿鞴钩傻木逭竦雌骶哂辛己玫某て诤投唐谄德饰榷ǘ取从多方面综合考虑高稳定晶体振荡器是作为参考源的最好选择。它是现代雷达的真正中国电子科技集团公司电子第三十八研究所主要是从事雷达方面的研究,其生产的产品覆盖海、陆、空三军,同时还研制多种军用和民用气象雷达。各种雷达中使用的频率源均由自己研制,但用于频率源的参考源大部分从国外进口,少量从国内购买。为了更深入地研究参考源的相位噪声产生的机理,以便能预见或控制参考源及频率源的相位噪声对雷达的影响,提高雷达的性能,摆脱参考源对国外进口的依赖,在超低空动目标显示状由于该雷达是提供给军方使用,在论文中不便提供它的型号芯恐锌I枇吮究翁狻参考源频率不稳定直接影响雷达整机性能,对于超低空状铮慰荚吹南辔噪声不好,会造成雷达工作