一种Ka频段锁相介质振荡器的设计

邹伟渊

摘要：本文研究了一种Ka频段锁相介质振荡器，分析了取样锁相技术的原理与特性，进行了电路设计和软件仿真，并进行了实物测试。测试结果表明，该介质振荡器经二次倍频输出频率为27GHz，功率大小为9.10dBm，相位噪声达到了103.10dBc@1kHz，107.03dBc@10kHz，109.01dBc@100kHz。

关键词：Ka频段;介质振荡器;取样锁相环;低相位噪声;星载微波射频通信系统

引言

信号源是一类重要的微波组件，其中介质振荡器（DRO）制作的信号源性能良好，可用于信号源设计。同时取样锁相技术可以实现改善频率源相位噪声的目的，在信号源中应用广泛。

Ka频段设备的发展已逐渐趋于成熟，已在中继卫星、深空测控中采用了Ka频段的测控通信系统，Ka频段的测控通信系统拥有技术基础和经验[1]，为适应星座微波通信系统的发展，Ka频段振荡器的研究具有现实意义。

2020年电子科技大学蔡宗棋基于Ka频段的负阻振荡器设计了一款多普勒雷达探头[2]，其中振荡器在34GHz附近产生振荡信号，偏离载频1MHz处相位噪声可以达到117.56dBc/Hz，作者验证了利用高Q谐振器改善相位噪声的可行性，但对于外延设计涉及较少，相位噪声还可以进一步优化;2010年电子科技大学石涛设计了一个基于介质振荡器的Ka频段点频源[3]，输出频点为27.508GHz，偏离载频1kHz处的相位噪声为-82 dBc/Hz;2008年王嘉、林勇、何庆国研制的一款Ka频段介质振荡器[4]，输出频率为38.22GHz，偏离载频100kHz处的相位噪声为-80dBc。

本文设计的Ka频段锁相介质振荡器，通过取样锁相环与介质谐振腔实现频率输出，相位噪声良好。测试结……