[发明专利]一种蓝宝石微波频率源和控制方法

说明书

本发明公开了一种蓝宝石微波频率源和控制方法，解决了蓝宝石微波频率源成本高、频率稳定度低和相噪抑制度差的问题，包括真空罐、氦气液化器、液氦池、液氦导流管、热板、蓝宝石微波腔，真空罐内部为封闭真空区，液氦导流管从真空罐的顶端穿过并与所述真空罐焊接在一起，一端与氦气液化器连接，另一端与液氦池连接，氦气液化器位于所述真空罐的外部，液氦池位于真空罐的内部，热板固定在液氦池下方，与液氦池有热接触，蓝宝石微波腔固定在所述热板下方，与所述热板有热接触。一种蓝宝石微波频率源控制方法，包括对真空罐进行真空制备；开启氦气液化器，对真空罐进行制冷；对外围谐振电路加电，通过外部定向耦合器输出微波频率源信号。

技术领域

本发明属于微波技术领域，尤其涉及一种蓝宝石微波频率源和控制方法。

背景技术

蓝宝石微波频率源工作的主要原理是利用蓝宝石在低温时的低损耗正切值，形成高Q值的微波，采用正激励的方式使高Q值的微波腔选择的频率形成振荡，在外围电路进行该微波频率的相位控制和幅度控制，使整机形成稳定的微波信号输出，频率稳定和相噪抑制较复杂。现有蓝宝石微波频率源中用于维持蓝宝石工作温度的低温装置采用脉管氦气制冷剂对氦气进行液化，使得整机价格昂贵。

发明内容

本发明提供一种蓝宝石微波频率源和控制方法，解决了蓝宝石微波频率源成本高、频率稳定度低和相噪抑制度差的问题。

本发明实施例提供一种蓝宝石微波频率源，用于在室温下产生超高稳定度及低噪声的微波信号，包括真空罐、氦气液化器、液氦池、液氦导流管、热板、蓝宝石微波腔；所述真空罐内部为封闭真空区；所述液氦导流管从所述真空罐的顶端穿过并与所述真空罐焊接在一起，一端与所述氦气液化器连接，另一端与所述液氦池连接，所述液氦导流管不破坏所述真空罐的气密性；所述氦气液化器位于所述真空罐的外部；所述液氦池位于所述真空罐的内部；所述氦气液化器、液氦池、液氦导流管形成封闭空间；所述热板固定在所述液氦池下方，与所述液氦池有热接触；所述蓝宝石微波腔固定在所述热板下方，与所述热板有热接触。

进一步地，所述蓝宝石微波频率源，还包括输入微波接口、输出微波接口、电控真空法兰接口、隔离器、滤波器、压控移相器、手动移相器、放大器、外部定向耦合器、压控衰减器，用于对所述蓝宝石微波腔进行激励和控制；所述输入、输出微波接口分别固定于所述蓝宝石微波腔两端，用于输入和输出信号；所述电控真空法兰接口、隔离器、滤波器、压控移相器、手动移相器、放大器、外部定向耦合器、压控衰减器均位于所述真空罐外部；所述电控真空法兰接口固定在所述真空罐外壁上，且保持所述真空罐的密封性，所述真空罐内部与外部电控线缆通过所述电控真空法兰接口连接，所述电控真空法兰接口上设有出腔埠、入腔埠；所述隔离器用于传递所述蓝宝石微波腔产生的谐振信号；所述滤波器用于从所述隔离器输出的谐振信号中滤波；所述压控移相器接收滤波后的谐振信号；所述手动移相器接收所述压控移相器输出的信号；所述放大器用于对所述手动移相器输出的信号进行幅度放大；所述外部定向耦合器接收所述放大器输出的信号，并输出所述微波输出信号；所述压控衰减器接收所述外部定向耦合器输出的信号；所述压控衰减器输出的信号通过所述输入微波接口传递给所述蓝宝石微波腔。

优选地，所述蓝宝石微波频率源，还包括相位锁定端口、微波环形器、相位功率探测器、信号发生器、锁相电路模块、积分器电路模块，均位于所述真空罐外部，用于对所述蓝宝石微波频率源由于外部温度引起的相位波动进行控制；所述相位锁定端口位于所述电控真空法兰接口上；所述微波环形器通过所述入腔埠接收所述压控衰减器输出的所述信号，并输出两路信号，其中一路通过所述输入微波接口传递给所述蓝宝石微波腔；所述相位功率探测器接收所述微波环形器输出的另一路信号，并输出相位功率信号；所述信号发生器产生两路相同的调制信号，分别为移相调制信号、锁相调制信号；所述锁相电路模块接收所述锁相调制信号作为参考信号，与通过所述相位锁定端口接收的所述相位功率信号进行鉴相，输出鉴相信号；所述积分器电路模块接收所述鉴相信号，输出积分信号；所述压控移相器根据接收到的所述移相调制信号、所述积分信号，对所述压控移相器输出的所述压控移相信号进行相位调节。