介質諧振器的特性參數(DR)介質諧振器是用特定的陶瓷材料制成的,表面上看很像一塊光滑的小石頭,人為的做成立方體、圓柱體、球形及圓筒形等。由于它可作為微波諧振腔來應用,所以近年來得到迅速的發展。它的實際應用,導致了微波源新的高技術領域的出現和發展 。

DR等效于一個微波諧振電路,在電路中用作選頻、濾波元件。就其應用看,可從以下特性參數來表征它的性能.

1.品質因數Q值。它等于損耗角正切值的倒數。目前適用范圍在5000~20000之間。2.諧振頻率的溫度系數r。它包含兩個部分,一個是介電常數的溫度系數rt,另一個是DR的熱膨脹系數:r。3.相對介電常數。r。適用范圍為20~90。不同的應用,對于介質的三項參數Q,ɑ,?。,的要求也不同。欲得到滿意的小型源,就要對Q,ɑ,?適當選擇,研制出合適的DR,這就必然在介質材料方面進行選擇。通常,可適當選擇不同的陶瓷材料,調配成多種成分的復合陶瓷材料而達到目的.限制參數,缺一不可。例如金紅石相ITOZ,在4GH:頻率下Q值高達10000 。r=100,此兩項參數值是能滿足一般應用要求的。但是它的頻率溫度系數r`二40oPPM/℃,如果溫度是50℃,頻率的絕對漂移80MH:,這樣大的頻漂對大多數場合是不適用的 。

.22介質材料及當前的水平多年來,經過人們不斷努力研究,開發出了性能優良的介質材料,從1936年至60年代是取得初步成果的階段。60年代末至80年代初,材料開發有了比較大的進展,許多性能優良的適用材料被研究出來,推動了DRO的發展。近十幾年來,已研制出多種復合陶瓷材料,都具有優良的介質特性、很好的微波應用性能,將微波頻段的應用范圍擴展為l一50GH:或更寬些。如合成鈣欽礦混合材料,常用分子式為:A[B`,/3B,`2/3〕03;式中A~Ba,Br;B,=Zn,Mg,Co,Ni;B'`-Ta,Nb,這些組分的合成材料具有優良的特性。。r=20~40,在10GH:下的空載Q。=10000,溫度系數r`可通過摻進一些成分而改變 。

DRO 選用 Infineon 的 CFY25 場效應管 ,是一種中功率輸出的砷化鎵場效應管 。其具有相位噪聲低 、在設計的振蕩器頻率上易于起振 、性能良好 、同時購買方便等優點 ,適合作為本課題的有源器件 。根據仿真結果 制作的 8. 95 GH z 與兩根微帶線耦合的并聯諧振的介質諧振器,以及將介質諧振器并聯有源器件的柵極和漏極之間。

在 DRO 電路調試過程中 , 調試時先不放人介質塊 ,振蕩源通電后 ,加上蓋板 ,形成封閉的腔體應該沒有功率輸出 ,如有功率輸出 ,說明振蕩源存在寄生振蕩 ,應該設法抑制消除。放入介質塊并調整其位置以獲得最佳耦合 ,這時振蕩源應工作正常 , 調諧盤在400 M H z范圍內應沒有調模現象 。調整介質塊與微帶線之間耦合度β1 和 β2 , 是振蕩器的輸出功率和相位噪聲盡量滿足設計指標 。最后 , 用微波膠將介質塊粘牢 。由于振蕩器振蕩頻率易受負載牽引比較明顯 ,為了適應不同負載的變化 , 經常要加一級緩沖放大器使振蕩器與負載隔開 , 這樣也能進一步提高功率- 頻率性能 。設計緩沖放大器采用富士通的 FLK017 場效應管 ,選定管子后先對其進行直流仿真分析 , 基于 FLK017 在ADS 元件庫中晶體管模型沒有 ADS 仿真軟件中提供一種三端口的 S 參數模型。可以直接將所需要的直流工作點的 S參數導入 ,需要注意的是廠家提供的 S2P。件中的 S 參數值是默認發射極接地的情況 , 因此仿真電路中的第三個端口接地 ?。

在 BA 電路調試過程中 ,起初 ,在所要的頻點上 ,功率輸出 - 5 dBm , 放大器變成衰減器 。在調試過程中 ,輸出 、輸入 SM A 口特別敏感 , 可能是安裝人為誤差影響比較大 , 重新將電路卸載 , 再安裝后 , 輸出功率到+4 dBm 。為獲得最大功率輸出 , 對輸出 、輸入匹配電路以及敏感部位進行調試 。使輸出功率達到 8 dBm ,完成設計的目標 ?。

介質振蕩器具有性能優良 、電路結構簡單固定 、調試量小 、諧振器的場分析簡單 、高頻寄生參量少 、溫度適應性好等優點 。通過進一步的優化電路仿真 ,對所需的頻率電路結構固定 。可實現批量生產 , 擴大應用范圍 。因此有很好的工程應用價值 。另外 ,再優化設計電路可以進一步減小電路尺寸 ,緩放可以代替隔離器 , 將介質振蕩器后一級加緩放設計在同一個電路板上 ,并在 MM IC 中有很好的應用前景 。

現在實際應用的DR,已覆蓋2~50GH:的寬頻率范圍,隨著最新研制的尺寸適宜的同軸筒狀DR的出現,使頻率又向下端擴展大約500MH2。向使用頻率的低端擴展,將使DR的尺寸越來越大(除非出現新的高性能、高。r的材料),從而失去使用的意義(因為使用DR就是為了達到小型化高性能)。向覆蓋頻率的高端擴展將導致DR的Q值銳減到不能允許的程度,失去使用意義。其次,由放DR的體積隨之變小,將導致與電路之間失去有效的禍合。除非有新材料出現,否則這兩項就是向頻率高端擴展難以跨越的限制。DR在電氣性能上大致和高Q金屬腔體相當,但在同一頻率下的體積比金屬腔小得多(線尺寸縮小√?倍),這是DRo微波源小型化優越條件之一。具有適用。r的DR,總要存在一定的輻射損耗,適當的屏蔽可相對的減少損耗且必不可少,這意味著相應地提高了Q值。剛好,使用DR構成集成的振蕩器,必有一個封裝機殼,其機殼正好可作為屏蔽盒 。