200MHz高频晶体振荡器研制

曾 嫦

(成都天奥电子股份有限公司,成都 611731)

1 引 言

晶体振荡器(简称晶振)作为电子设备中的关键器件,其性能指标对电子设备综合性能起着至关重要的作用。随着现代无线通信技术的飞速发展,各种电子设备特别是航空、航天电子设备对晶体振荡器的输出频率等指标提出了更高要求,研制难度越来越大。本文利用传统电路设计结合电路仿真的方法研制出了一种满足某项目需要的高频晶体振荡器。该振荡器要求输出标称频率为200MHz,相位噪声为￡(1kHz)≤-135dBc/Hz,工作温度范围为-55℃～+85℃,随机振动量级达到GJB360A方法214-I-D级。

2 晶体振荡器工作原理

高频晶体振荡器研制主要有两种思路:一种是直接采用高次泛音直振,另一种则是采用低频振荡倍频输出。本文中的高频晶体振荡器研制选择后者,利用这种方法组成的晶体振荡器原理框图见图1。由图可知,晶体振荡器包括振荡电路、倍频、放大滤波、加热体及控温电路等5部分。

图1 晶体振荡器原理框图Fig.1 Block diagram of crystal oscillator

晶体振荡器上电后,主振部分起振工作,在加热体和控温电路共同作用下,晶体谐振器快速进入恒温状态,总体而言,此时的主振输出功率较低,于是其后的低噪声放大器对主振输出信号进行小信号放大,并隔离后端电路对主振的影响。按照预定技术路线,在振荡电路之后增加一个倍频器以对主振输出的100MHz信号进行转换,以达到输出用户需要的200MHz信号。放大滤波电路设置在晶体振荡器的最末端,提供3项功能:第一,倍频器在产生所期望的二次谐波的同时,不可避免地产生了其它高次谐波,需要将高次谐波和其它杂波滤除;第二,调整晶体振荡器输出功率;第三,对负载进行阻抗匹配,确保输出信号质量。……