[發明專利]一種基于多諧振器的低噪聲晶體振蕩器及其實現方法

有效

• 申請號: 202010718324.4
• 申請日: 2020-07-23
• 公開（公告）號: CN111756332B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 田培洪
• 申請（專利權）人: 成都世源頻控技術股份有限公司
• 主分類號: H03B5/32
• 分類號: H03B5/32
• 代理公司: 成都眾恒智合專利代理事務所(普通合伙) 51239
• 代理人: 王育信

本發明公開了一種基于多諧振器的低噪聲晶體振蕩器，主要解決現有晶體振蕩器在降低振蕩器輸出信號的本底相位噪聲，產品調試難度加大，不利于批量生產的問題。該晶體振蕩器包括與外部穩壓供電電源相連的濾波電路，集電極與供電電路相連的晶體管放大器，與晶體管放大器的基極相連的主振選頻回路、反饋電容，與反饋電容相連的晶體選頻反饋電路，與主振電路且和反饋電容相連的LC并聯諧振網絡，以及與晶體管放大器相連的晶體濾波電路。本發明能有效提高電路選頻特性和電路有載Q值，降低振蕩信號近載頻段的相位噪聲，同時在主振射極輸出設置一個高Q晶體選頻反饋電路，充分利用晶體諧振器的窄帶選頻特性，改善遠載頻段的信號相位噪聲指標。

技術領域

本發明涉及石英晶體振蕩器技術領域，具體地說，是涉及一種基于多諧振器的低噪聲晶體振蕩器及其實現方法。

背景技術

隨著現代通信、雷達技術的不斷發展,頻率源的相位噪聲已成為系統性能的關鍵指標之一。晶體振蕩器作為一種優秀的信號源,為儀器儀表、通信設備、雷達系統等眾多電子設備提供基準頻率信號,是儀器儀表、通信設備、雷達系統等關鍵的核心器件，其相位噪聲指標往往是限制整個電子系統性能的主要因素。

如圖1所示，當所采用的石英諧振器為泛音晶體的泛音響應波形圖，石英諧振器為泛音晶體時降低晶體振蕩器相位噪聲的手段是盡可能提高電路系統的信噪比，一般采用較大信號功率激勵晶體和提高電路有效Q兩種途徑。在電路本底噪聲一定的情況下，提高晶體激勵功率(如CN201210228232.3)可以有效降低晶體振蕩器的相位噪聲，但過高的激勵可能會帶來振蕩器頻率隨時間的變化(老化特性)變差；也有人在晶振信號輸出端添加一個窄帶濾波器(晶體濾波器)在降低振蕩器輸出信號的本底相位噪聲，但附加成本較高，小型化比較困難，產品調試難度加大，不利于批量生產。

目前典型的低噪聲振蕩器均采用雙旋轉SC切石英諧振器，相較于其他切型的石英諧振器，SC切石英諧振器具有應力補償和熱瞬變補償特性，其制成的振蕩器具有開機特性好、老化率小、短穩指標好、抗輻照性能強、抗加速度性能優良、高溫工作特性好等優點，因此應用非常廣泛。SC切型石英晶體諧振器振動模式比較復雜，分別有A模振動(厚度伸縮振動)、B模其振動(厚度扭曲振動)和C模振動(厚度切變振動)(如圖2所示)。其中只有C模振動頻率溫度曲線是三次曲線，才具有零溫度系數點，是我們需要的振動模式。其中A模離C模較遠，設計時可以忽略，但B模振動離C模較近，所以常規LC網絡的B模抑制給設計帶來比較大的麻煩，采用高Q窄帶晶體諧振器可以徹底解決該問題，提升產品實現效率。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于多諧振器的低噪聲晶體振蕩器及其實現方法，主要解決現有晶體振蕩器在降低振蕩器輸出信號的本底相位噪聲，但附加成本較高，小型化比較困難，產品調試難度加大，不利于批量生產的問題。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種基于多諧振器的低噪聲晶體振蕩器的實現方法，包括如下步驟：

(S1)利用晶體管電路、主振選頻電路、LC并聯諧振網絡構建電容三點式振蕩回路，晶體管電路為振蕩回路提供負阻，滿足振蕩必須的幅度條件；

(S2)調節振蕩回路中主振選頻電路中的電感、電容值，滿足電容三點式振蕩回路的振蕩必須的相位條件，從而產生主振蕩頻率信號；

(S3)繼續調節振蕩回路中主振選頻電路中的電感、電容值，滿足電容三點式振蕩回路的振蕩必須的幅度平衡條件和相位平衡條件，產生穩定的振蕩信號。

進一步地，在步驟(S1)中的晶體管負阻電路中接入晶體選頻反饋電路，用以實現B模振蕩的抑制，提高電路Q值，改善電路信噪比。