本發(fā)明屬于微波毫米波基片集成波導(dǎo)有源器件，具體涉及一種可調(diào)八分之一模基片集成波導(dǎo)諧振腔負(fù)阻式壓控振蕩器。

背景技術(shù)：

1、隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，移動通信、衛(wèi)星通信和雷達(dá)系統(tǒng)等領(lǐng)域?qū)Ω咝阅苷袷幤鞯男枨笕找嬖鲩L。振蕩器作為信號源和頻率合成的核心元件，其性能直接影響系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性和可靠性。在高頻和超高頻領(lǐng)域，振蕩器不僅需要具備高質(zhì)量因子(q值)以確保頻率穩(wěn)定性，還需在尺寸緊湊化的趨勢中占據(jù)盡可能小的電路面積，從而適應(yīng)現(xiàn)代電子設(shè)備的微型化需求。

2、基片集成波導(dǎo)作為一種將傳統(tǒng)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)與平面電路工藝相結(jié)合的新型傳輸線技術(shù)，因其具有低損耗、高q值、易于集成和制造成本低等優(yōu)點，已成為高頻和毫米波電路設(shè)計中的重要技術(shù)手段。然而，傳統(tǒng)的基片集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)在尺寸上仍然較為龐大，限制了其在小型化設(shè)備中的廣泛應(yīng)用。通過將基片集成波導(dǎo)腔體進(jìn)行特殊的對稱性分割，可以實現(xiàn)八分之一?；刹▽?dǎo)，其在保持高q值的基礎(chǔ)上顯著減小了尺寸。與傳統(tǒng)基片集成波導(dǎo)相比，八分之一?；刹▽?dǎo)能夠在約1/8的物理體積的情況下，同時保持優(yōu)異的電性能，尤其適用于對尺寸和性能要求極高的振蕩器設(shè)計中。

3、然而，目前的振蕩器設(shè)計通常面臨面積與q值無法兼顧的難題。高q值往往意味著更大的諧振腔尺寸，而尺寸的減小又可能導(dǎo)致q值顯著降低，影響振蕩器的頻率穩(wěn)定性。此外，傳統(tǒng)的反饋式振蕩器在調(diào)諧范圍方面也存在一定局限，難以滿足寬頻帶通信系統(tǒng)的需求。相比之下，反射式振蕩器憑借其獨特的反饋機(jī)制，具有潛在的更寬調(diào)諧范圍，為寬頻帶應(yīng)用提供了可能的解決方案。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是提供具有小型化優(yōu)勢的可調(diào)八分之一?；刹▽?dǎo)諧振腔負(fù)阻式壓控振蕩器。

2、技術(shù)方案：為達(dá)到此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明所述的可調(diào)八分之一模基片集成波導(dǎo)諧振腔負(fù)阻式壓控振蕩器，其特征在于：包括可調(diào)八分之一?；刹▽?dǎo)諧振腔、移相微帶線、負(fù)阻單元以及輸出微帶線；其中可調(diào)八分之一?；刹▽?dǎo)諧振腔的輸出端口連接移相微帶線，移相微帶線的另一端連接負(fù)阻單元的輸入端；負(fù)阻單元的輸出端連接輸出微帶線，所述負(fù)阻式振蕩器通過輸出微帶線輸出信號。

4、進(jìn)一步，所述可調(diào)八分之一?；刹▽?dǎo)諧振腔包括屏蔽通孔陣列、輸出端口、變?nèi)荻O管、偏置電路以及八分之一?；刹▽?dǎo)諧振腔。所述八分之一模基片集成波導(dǎo)諧振腔由介質(zhì)基片和上下兩層金屬片，以及沿周向分布的金屬化通孔陣列組成。

5、進(jìn)一步，所述八分之一?；刹▽?dǎo)諧振腔的形狀由圓形基片集成波導(dǎo)諧振腔沿著穿過圓心的軸線進(jìn)行八等分分割得到。

6、進(jìn)一步，所述屏蔽通孔陣列分布在八分之一模基片集成波導(dǎo)諧振腔的開放邊。

7、進(jìn)一步，所述變?nèi)荻O管的正極與八分之一?；刹▽?dǎo)諧振腔的頂邊相連實現(xiàn)兩者的耦合，變?nèi)荻O管的負(fù)極與偏置電路連接；通過反向偏壓，變?nèi)荻O管的容值發(fā)生改變,從而達(dá)到調(diào)諧的目的。

8、進(jìn)一步，所述移相微帶線和輸出微帶線均為50歐姆饋電電阻。

9、有益效果：本發(fā)明公開了一種可調(diào)八分之一?；刹▽?dǎo)諧振腔負(fù)阻式壓控振蕩器，相較于傳統(tǒng)的基片集成波導(dǎo)圓形腔振蕩器，具有更小的尺寸，同時得益于使用負(fù)阻式振蕩器結(jié)構(gòu)，無需較長的反饋微帶線結(jié)構(gòu)，振蕩器的整體尺寸進(jìn)一步減小。此外，通過將可調(diào)八分之一?；刹▽?dǎo)諧振腔引入負(fù)阻式振蕩器設(shè)計，有效減小了振蕩器的尺寸，同時其較低的損耗使得振蕩器實現(xiàn)了寬頻率范圍的精準(zhǔn)調(diào)諧，而其相位噪聲性能未顯著惡化。在傳統(tǒng)諧振腔中，諧振頻率與腔體的尺寸直接相關(guān)，通常需要較大的尺寸來滿足低頻諧振的需求。而八分之一模諧振腔通過在諧振腔的邊界施加適當(dāng)?shù)碾妶龌虼艌鲞吔鐥l件，可以有效利用電磁場的對稱性，將整個諧振腔的物理尺寸減少至原來的八分之一，使得振蕩器的諧振單元只占用一個標(biāo)準(zhǔn)諧振腔的八分之一體積，同時仍能實現(xiàn)與完整模諧振腔相同的諧振頻率并保持較高的q值。這種縮小的尺寸大幅度降低了物理空間需求。因此，本發(fā)明能夠兼顧振蕩器的小型化、寬調(diào)諧范圍及低相噪性能，滿足現(xiàn)代通信系統(tǒng)對高性能振蕩器的需求。

技術(shù)特征：

1.可調(diào)八分之一?；刹▽?dǎo)諧振腔負(fù)阻式壓控振蕩器，其特征在于：包括可調(diào)八分之一?；刹▽?dǎo)諧振腔(1)、移相微帶線(2)、負(fù)阻單元(3)以及輸出微帶線(4)；其中可調(diào)八分之一?；刹▽?dǎo)諧振腔(1)的輸出端口(8)連接移相微帶線(2)，移相微帶線(2)的另一端連接負(fù)阻單元(3)的輸入端；負(fù)阻單元(3)的輸出端連接輸出微帶線(4)，所述負(fù)阻式壓控振蕩器通過輸出微帶線(4)輸出信號。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述可調(diào)八分之一?；刹▽?dǎo)諧振腔負(fù)阻式壓控振蕩器，其特征在于，所述可調(diào)八分之一模基片集成波導(dǎo)諧振腔(1)包括輸出端口(8)、變?nèi)荻O管(9)、偏置電路(10)以及八分之一?；刹▽?dǎo)諧振腔(6)；所述八分之一?；刹▽?dǎo)諧振腔(6)由介質(zhì)基片和上下兩層金屬片，以及沿周向分布的金屬化通孔陣列(7)組成；所述變?nèi)荻O管(9)的正極與八分之一模基片集成波導(dǎo)諧振腔(6)的頂邊相連實現(xiàn)兩者的耦合，變?nèi)荻O管(9)的負(fù)極與偏置電路(10)連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述可調(diào)八分之一?；刹▽?dǎo)諧振腔負(fù)阻式壓控振蕩器，其特征在于，所述八分之一?；刹▽?dǎo)諧振腔(6)的形狀由圓形基片集成波導(dǎo)諧振腔(11)沿著穿過圓心的軸線進(jìn)行八等分分割得到。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述可調(diào)八分之一模基片集成波導(dǎo)諧振腔負(fù)阻式壓控振蕩器，其特征在于，所述移相微帶線(2)和輸出微帶線(4)均為50歐姆饋電電阻。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述可調(diào)八分之一模基片集成波導(dǎo)諧振腔負(fù)阻式壓控振蕩器，其特征在于，所述可調(diào)八分之一?；刹▽?dǎo)諧振腔(1)還包括屏蔽通孔陣列(5)，所述屏蔽通孔陣列(5)分布在八分之一模基片集成波導(dǎo)諧振腔(6)的開放邊。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種可調(diào)八分之一?；刹▽?dǎo)諧振腔負(fù)阻式壓控振蕩器，包括可調(diào)八分之一?；刹▽?dǎo)諧振腔、移相微帶線、負(fù)阻單元以及輸出微帶線。所述諧振腔由基片集成波導(dǎo)圓形腔通過八等分分割得到，并在開放邊設(shè)置屏蔽通孔陣列，以減少電磁泄露。諧振腔內(nèi)部集成變?nèi)荻O管和偏置電路，實現(xiàn)頻率的精準(zhǔn)調(diào)諧。負(fù)阻單元通過移相微帶線連接諧振腔，并通過輸出微帶線輸出振蕩信號。本發(fā)明相較于傳統(tǒng)基片集成波導(dǎo)圓形腔振蕩器，顯著減小了整體尺寸，進(jìn)一步提升了小型化性能。得益于負(fù)阻式結(jié)構(gòu)，無需依賴較長的反饋微帶線，同時保持了優(yōu)異的相位噪聲性能。通過引入可調(diào)八分之一?；刹▽?dǎo)諧振腔，振蕩器實現(xiàn)了寬頻率范圍的精準(zhǔn)調(diào)諧能力。

技術(shù)研發(fā)人員：朱曉維,黃冬藝,楊獻(xiàn)龍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：東南大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/22