[发明专利]一种基于基片集成波导滤波混合网络的低相位噪声振荡器

说明书

本发明公开了一种基于基片集成波导滤波混合网络的低相位噪声振荡器，包括基片集成波导滤波混合网络、有源放大单元和环路调相微带线；所述的基片集成波导滤波混合网络包括顶部馈电层、中间空气基片集成波导谐振腔和底部金属结构；基片集成波导滤波混合网络的同相输入端口连接有源放大单元的输入端，基片集成波导滤波混合网络的第一个输出端口连接有源放大单元的输出端，基片集成波导滤波混合网络的第二个输出端口连接振荡器的信号输出端口，基片集成波导滤波混合网络的反相输入端口连接匹配负载，环路调相微带线连接基片集成波导滤波混合网络与有源放大单元。本发明不仅可有效提高品质因数，降低振荡器的相位噪声，而且能实现良好的阻抗匹配和紧凑的电路尺寸。

技术领域

本发明涉及微波毫米波基片集成波导有源器件领域，特别是涉及一种基于滤波功能基片集成波导混合网络的低相位噪声振荡器。

背景技术

随着第五代移动通信(5G)系统的飞速发展，高集成度、高数据传输容量的微波、毫米波频段移动通信系统受到各界的广泛关注。5G通信技术将拥有更多的频谱资源，更高的频谱利用率和更密集的组网部署。振荡器是通信系统中的核心器件，其性能好坏直接决定着整个系统的性能。其中，相位噪声和电路尺寸是振荡器的两个关键指标。传统的振荡器有介质振荡器、金属波导振荡器等，虽然具有极高的品质因数，获得良好的相位噪声特性，但是以上振荡器均具有体积重量大、不易装配调试等问题，难于和平面电路实现小型化、一体化集成设计。为了解决上述问题，一些平面传输结构的振荡器逐渐受到各界的广泛关注。

基片集成波导(SIW)是一种新型的平面传输结构，因其具有损耗低、品质因数高、屏蔽特性良好、功率容量大和易于平面集成等优点，被广泛应用于各种器件设计。SIW在重量、体积、加工成本、制作周期等方面要远低于传统金属波导,尤其在频率较高的微波、毫米波频段，SIW可以有效解决微带导体损耗和辐射损耗大的问题，引起的信号传输损耗更小，对加工工艺误差也不敏感，不易引入外部串扰信号，从而导致系统性能急剧恶化。因此，SIW成为替代传统微带和金属波导器件的有力选择。

近年来，基于SIW谐振器的反馈式振荡器已有相关文献报道，其相位噪声性能表现优异。但是，SIW振荡器存在两方面问题。一方面，高频段实现具有低相位噪声的振荡器比较困难，因此需要构造更高品质因数的平面谐振单元。另一方面，反馈式振荡器的环路中往往需要级联耦合器，导致振荡器电路尺寸显著增大，还在环路中引入较大的损耗，无法满足未来小型化、一体化、集成化通信系统的需要。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够同时降低相位噪声和减小电路尺寸的基于基片集成波导滤波耦合网络的振荡器。

为达到此目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于基片集成波导滤波混合网络的低相位噪声振荡器，包括基片集成波导滤波混合网络、有源放大单元和环路调相微带线；所述的基片集成波导滤波混合网络包括顶部馈电层、中间空气基片集成波导谐振腔和底部金属结构；基片集成波导滤波混合网络的同相输入端口连接有源放大单元的输入端，基片集成波导滤波混合网络的第一个输出端口连接有源放大单元的输出端，基片集成波导滤波混合网络的第二个输出端口连接振荡器的信号输出端口，基片集成波导滤波混合网络的反相输入端口连接匹配负载，环路调相微带线连接基片集成波导滤波混合网络与有源放大单元。

进一步，所述基片集成波导滤波混合网络的顶层馈电部分采用缝隙耦合结构。

进一步，所述基片集成波导滤波混合网络的中间层空气谐振腔为正方形。

进一步，所述基片集成波导滤波混合网络的中间层空气谐振腔中的高次模设定在振荡器工作频点。

进一步，所述有源放大单元包括超低噪声晶体管、输入/输出匹配电路和偏置电路。