3mm諧波振蕩器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及振蕩器領(lǐng)域，具體涉及一種3_諧波振蕩器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著毫米波技術(shù)的發(fā)展，毫米波技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于汽車和直升飛機(jī)的自動(dòng)駕駛、遙感技術(shù)、激光光譜技術(shù)和射電天文學(xué)等領(lǐng)域。特別在通信領(lǐng)域，由于毫米波自身特點(diǎn)，使其發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。振蕩器是通信與雷達(dá)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，毫米波技術(shù)具有廣泛的軍事應(yīng)用前景，尤其在3_波段，對(duì)于我國(guó)的國(guó)防以及相關(guān)領(lǐng)域都有極大的推動(dòng)。
[0003]由于3mm波段的波長(zhǎng)已經(jīng)非常短，所以要直接做到3mm體效應(yīng)二極管，在工藝、材料等方面都有很難克服的困難。
[0004]國(guó)外，如美國(guó)、俄羅斯、烏克蘭等半導(dǎo)體工業(yè)比較發(fā)達(dá)的國(guó)家有了基于基波的3mm體效應(yīng)二極管，但是性能都不是很好，工程應(yīng)用上也有很大的不便和難度。
[0005]國(guó)內(nèi)，目前還沒有基波3mm體效應(yīng)二極管。
[0006]在實(shí)際應(yīng)用中，經(jīng)常要采取適當(dāng)?shù)姆€(wěn)頻措施以提高其頻率穩(wěn)定度。其中，高Q穩(wěn)頻腔、注入鎖定、鎖相環(huán)穩(wěn)頻是常用的三種方法。而廣泛采用的穩(wěn)頻技術(shù)是附加高Q穩(wěn)頻腔來(lái)增加振蕩回路的總儲(chǔ)能，從而提尚振蕩器頻穩(wěn)度。
[0007]但是現(xiàn)同類技術(shù)多采用的反射型高Q腔穩(wěn)頻方式，輸出功率較小，頻穩(wěn)度一般在10_4量級(jí)。雖然這種振蕩器已在雷達(dá)、通訊衛(wèi)星地面站成功的作為本振源和小功率發(fā)射源，但是這種反射型的外腔穩(wěn)頻振蕩器具有明顯的缺點(diǎn)，在受到外界條件(如負(fù)載、溫度、電壓等)的變化，有可能引起跳模等不穩(wěn)定現(xiàn)象。主要表現(xiàn)在體積大、輸出功率小、頻率穩(wěn)定度較差及受環(huán)境影響變化較大，難以滿足測(cè)量精度較高的系統(tǒng)要求。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008]本實(shí)用新型的目的是提供3mm諧波振蕩器，該振蕩器利用已有的6mm體效應(yīng)振蕩技術(shù)，采用諧波提取技術(shù)，產(chǎn)生3mm信號(hào)。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了以下的技術(shù)方案:一種3mm諧波振蕩器，采用6mm體效應(yīng)振蕩技術(shù)，采取諧波提取技術(shù)，開發(fā)3mm體效應(yīng)振蕩技術(shù)。所述3mm諧波振蕩器整體結(jié)構(gòu)由振蕩腔、轉(zhuǎn)換腔、管座、饋電端子、體效應(yīng)二極管、介質(zhì)諧振器及部分輔助部件組成；所述3mm諧波振蕩器的電路設(shè)計(jì)以傳輸型腔穩(wěn)振蕩電路為基礎(chǔ)，利用體效應(yīng)二極管的微波振蕩獨(dú)有的特性，產(chǎn)生微波信號(hào)，通過(guò)調(diào)節(jié)裝有體效應(yīng)二極管的管座在波導(dǎo)腔中距離短路板的位置，進(jìn)行電路匹配，以改善輸出微波信號(hào)的功率電平及頻譜純度性能；所述3mm諧波振蕩器的傳輸型腔穩(wěn)振蕩電路主要由調(diào)配體效應(yīng)二極管阻抗的短路板和控制頻率的高Q腔組成；所述的體效應(yīng)二極管安裝在管座的一端，管座的另一端以特性阻抗為R的匹配負(fù)載為饋電端子，以抑制不需要的振蕩模式，從而實(shí)現(xiàn)單諧調(diào)的目的。
[0010]進(jìn)一步的，所述振蕩腔的功能作用是在其合適的尺寸條件下使體效應(yīng)二極管產(chǎn)生微波振蕩信號(hào)。
[0011]進(jìn)一步的，所述轉(zhuǎn)換腔的功能作用是通過(guò)其合適的尺寸匹配將產(chǎn)生的微波信號(hào)由波導(dǎo)口有效輸出。
[0012]進(jìn)一步的，所述介質(zhì)諧振器的作用是對(duì)微波振蕩器進(jìn)行穩(wěn)頻，并對(duì)振蕩頻率做微調(diào)，產(chǎn)生需要的微波信號(hào)。
[0013]有益效果:
[0014]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果:
[0015]1.本實(shí)用新型通過(guò)將振蕩器壓窄、緊湊安裝，選用較大功率輸出的管芯和良好的匹配，克服現(xiàn)有技術(shù)中使用基波的3mm體效應(yīng)二極管，工藝、材料等難克服的缺點(diǎn)，改善輸出微波信號(hào)的功率電平及頻譜純度性能。同時(shí)在實(shí)際工作中性能良好，工程應(yīng)用中使用方便，難度降低。
[0016]2.本實(shí)用新型克服了目前廣泛使用的反射型高Q腔穩(wěn)頻技術(shù)所產(chǎn)生的振蕩器體積大、輸出功率小、頻率穩(wěn)定度差及受到外界條件(如負(fù)載、溫度、電壓等)變化而可能引起跳模等不穩(wěn)定的現(xiàn)象，難以滿足測(cè)量精度較高的系統(tǒng)需求。實(shí)現(xiàn)了體積小、高輸出功率、低相噪、可靠性高等特點(diǎn)，具有單模工作、環(huán)境影響小、功能集成度高，易于批量加工及保證一致性等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0017]為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0018]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖；
[0019]圖2為本實(shí)用新型的體效應(yīng)二極管工作于疇模狀態(tài)下的等效電路圖；
[0020]圖3、圖4為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021 ] 下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0022]3mm諧波振蕩器，首先利用體效應(yīng)二極管產(chǎn)生6mm信號(hào)，再采用諧波提取技術(shù)，產(chǎn)生3mm信號(hào)。如圖3和圖4所示，3mm諧波振蕩器整體結(jié)構(gòu)振蕩腔(1)、轉(zhuǎn)換腔(2)、管座
(3)、饋電端子(4)、體效應(yīng)二極管(5)、介質(zhì)諧振器￠)、絕緣墊(9)及部分輔助部件組成；所述3_諧波振蕩器的電路設(shè)計(jì)以傳輸型腔穩(wěn)振蕩電路為基礎(chǔ)，利用體效應(yīng)二極管(5)的微波振蕩獨(dú)有的特性，產(chǎn)生微波信號(hào)，通過(guò)調(diào)節(jié)裝有體效應(yīng)二極管(5)的管座(3)在波導(dǎo)
(7)腔中距離短路板(8)的位置，進(jìn)行電路匹配，以改善輸出微波信號(hào)的功率電平及頻譜純度性能；所述3_諧波振蕩器的傳輸型腔穩(wěn)振蕩電路主要由調(diào)配體效應(yīng)二極管(5)阻抗的短路板⑶和控制頻率的高Q腔組成；如圖2所示，所述的體效應(yīng)二極管(5)安裝在管座(3)的一端，管座(3)的另一端以特性阻抗為R的匹配負(fù)載為饋電端子(4)，以抑制不需要的振蕩模式，從而實(shí)現(xiàn)單諧調(diào)的目的。所述振蕩腔(I)的功能作用是在其合適的尺寸條件下使體效應(yīng)二極管(5)產(chǎn)生微波振蕩信號(hào)。所述轉(zhuǎn)換腔(2)的功能作用是通過(guò)其合適的尺寸匹配將產(chǎn)生的微波信號(hào)由波導(dǎo)(7) 口有效輸出。所述介質(zhì)諧振器￠)的作用是對(duì)微波振蕩器進(jìn)行穩(wěn)頻，并對(duì)振蕩頻率做微調(diào)，產(chǎn)生需要的微波信號(hào)。
[0023]具體的，所述振蕩腔(I)的設(shè)計(jì)原理為:
[0024]根據(jù)技術(shù)要求，最終的發(fā)射信號(hào)頻率中心頻率為95.5GHz，因?yàn)椴捎弥C波提取技術(shù)，故基波振蕩腔(I)的頻率為47.5GHz左右，經(jīng)過(guò)計(jì)算，考慮相應(yīng)的體效應(yīng)二極管(5)的安裝要求，選擇BJ400波導(dǎo)(7)作為振蕩腔，波導(dǎo)(7)尺寸為5.69X2.85。相應(yīng)的管子中心到波導(dǎo)(7)短路面的距離應(yīng)是四分之一波長(zhǎng)，為1.5mm，考慮管子直徑及安裝要求，把距離定為四分之三波長(zhǎng)，即2.5mm。
[0025]在基波振蕩產(chǎn)生后，就要由諧波提取產(chǎn)生3mm信號(hào)。用BJ900波導(dǎo)(7)作為轉(zhuǎn)換器，波導(dǎo)(7)尺寸為2.54X 1.27，轉(zhuǎn)換器截止了基波信號(hào)，輸出二次諧波，產(chǎn)生3mm信號(hào)。
[0026]具體的，所述體效應(yīng)二極管(5)的設(shè)計(jì)原理為:
[0027]體效應(yīng)二極管(5)是一種微波振蕩二極管，利用其獨(dú)有的特性，可以產(chǎn)生微波信號(hào)，通過(guò)一定的匹配電路可以改善輸出微波信號(hào)的功率電平及頻譜純度性能。體效應(yīng)二極管(5)工作于疇模狀態(tài)下的等效電路，可簡(jiǎn)單表示為下圖2的形式，Rd和Cd分別表示器件的負(fù)阻和疇電容，而器件的疇外區(qū)域以低場(chǎng)電阻RO和體電容CO的并聯(lián)電路等效。
[0028]偏置電壓通過(guò)偏置桿和帽盤給體效應(yīng)二極管饋電，偏置桿和帽盤設(shè)計(jì)為一體，帽盤端與管頭接觸，調(diào)節(jié)短路活塞可使振蕩功率全部向輸出口傳輸，輸出功率達(dá)到最大，并能對(duì)振蕩頻率進(jìn)行微調(diào)。
[0029]為防止調(diào)試時(shí)由于偏置桿與腔體之間縫隙太小，引起直流短路，導(dǎo)致?lián)p壞器件，因此，在腔體和偏置桿之間加一只厚度極薄的聚四氟乙烯套管，以確保隔直流性及同心性。帽盤將整個(gè)振蕩腔分為兩個(gè)腔體。帽盤和下腔體之間形成一徑向調(diào)諧諧振腔，可以實(shí)現(xiàn)二極管與負(fù)載之間較好的阻抗匹配。振蕩器的頻率主要由帽盤的直徑、厚度、管子在腔體中的位置等參數(shù)決定。一般的帽式諧振腔只有下腔體可調(diào)，而上腔體固定，因此調(diào)諧范圍較窄。通過(guò)增加一個(gè)轉(zhuǎn)換腔，使偏置桿的位置在半個(gè)波長(zhǎng)內(nèi)上下可調(diào)，這樣就使調(diào)諧范圍大大增加。腔體及小零件的加工應(yīng)盡量保證較高的精度和光潔度，盡量減小腔體中的縫隙，以提高腔體的Q值。
[0030]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種3mm諧波振蕩器，其特征在于，由振蕩腔(1)、轉(zhuǎn)換腔(2)、管座(3)、饋電端子(4)、體效應(yīng)二極管(5)、介質(zhì)諧振器(6)組成；所述3_諧波振蕩器的電路為傳輸型腔穩(wěn)振蕩電路，所述體效應(yīng)二極管(5)產(chǎn)生微波信號(hào)通過(guò)調(diào)節(jié)裝有體效應(yīng)二極管(5)的管座(3)在波導(dǎo)(7)腔中距離短路板(8)的位置進(jìn)行電路匹配，所述傳輸型腔穩(wěn)振蕩電路由調(diào)配體效應(yīng)二極管(5)阻抗的短路板(8)和控制頻率的高Q腔組成；所述體效應(yīng)二極管(5)安裝在管座(3)的一端，管座(3)的另一端以特性阻抗為R的匹配負(fù)載為饋電端子(4)。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及振蕩器領(lǐng)域，具體公開了一種3mm諧波振蕩器，使用體效應(yīng)管產(chǎn)生6mm信號(hào)，再采用諧波提取技術(shù)，開發(fā)3mm體效應(yīng)振蕩技術(shù)。整體結(jié)構(gòu)由振蕩腔、轉(zhuǎn)換腔、管座、饋電端子、體效應(yīng)二極管、介質(zhì)諧振器及部分輔助部件組成。電路設(shè)計(jì)以傳輸型振蕩電路為基礎(chǔ)，利用體效應(yīng)管的微波振蕩獨(dú)有的特性，產(chǎn)生微波信號(hào)。本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn)是，與現(xiàn)有技術(shù)相比，該振蕩器實(shí)現(xiàn)了體積小、高輸出功率、低相噪、可靠性高等特點(diǎn)，具有單模工作、環(huán)境影響小、功能集成度高，易于批量加工及保證一致性等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】H03B5-20
【公開號(hào)】CN204349923
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520072684
【發(fā)明人】李亞波
【申請(qǐng)人】陜西博亞微波有限公司
【公開日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2015年2月2日