[发明专利]一种用于蓝宝石频率源的控制装置

说明书

本发明公开了一种用于蓝宝石频率源的控制装置。该控制装置以工作在回音壁模式下的蓝宝石微波腔为基础，通过电学手段分离两个高Q值E模式及H模式振荡信号，H模式振荡信号作为主振荡信号，从E模式振荡信号中提取相位、幅度变化信息作为反馈控制信号，对主振荡信号进行稳定，无需额外的调制信号，从而获得极低杂散、高频率稳定度、低相位噪声的微波信号。本发明与国内外低温蓝宝石频率源中使用的电路装置相比，在能够保持高频率稳定度、低相位噪声的同时，具有杂散低的优点。

技术领域

本发明涉及电子设备技术领域，特别是涉及一种用于蓝宝石频率源的控制装置。

背景技术

低相噪、高稳定度的微波频率源被广泛应用于雷达、通信、航空航天、计量及基础物理研究等领域。目前，传统获得微波源的方式主要有：一、通过标准晶振(5MHz或10MHz)倍频的方式获得。二、通过设计介质振荡器(DRO)的谐振频率，配合外围电路获得。和上述两种传统方式相比，低温蓝宝石微波频率源具有极低的相位噪声(在X波段，小于-160dBc/Hz@10kHz)和优异的短期稳定度(小于1E-15@1s)，其指标远非传统微波源所能达到。其工作的主要原理是：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。Chirstophe等人采用低温蓝宝石的方式获得了5E-16@1s的稳定度，-100dBc/Hz@1Hz的优秀指标，具体方案请参见文献“Characterization ofthe Individual Short-Term Frequency Stability of Cryogenic SapphireOscillators at the 1-016Level，IEEE TRANSACTIONS ON ULTRASONICS,FERROELECTRICS,AND FREQUENCY CONTROL,VOL.63,NO.6,JUNE 2016”。John等人利用低温蓝宝石的方式获得了1E-15τ-1/2(1s＜τ＜10s),1Hz相噪-97.5dBc/Hz的指标，具体方案请参见文献“Ultra-low vibration pulse-tube cryocooler stabilized cryogenicsapphire oscillator with 10-16fractional frequency stability，IEEE TRANS.ONMICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES,VOL.10,NO.1,DECEMBER2010”。中国国内也研制出了输出频率在9.2GHz，相噪达到-95dBc/Hz@1Hz的低温蓝宝石微波频率源。然而，目前世界各国的低温蓝宝石微波频率源普遍具有一个共同的问题，即从单边带相位噪声谱密度上看，偏频50kHz～1kHz的杂散很高。这是由频率源的电路装置实现原理导致的，无法避免。具体来说，现有的频率源选取一个高Q值回音壁模式(E模或H模)后，利用外围电路对模式信号的相位、幅值进行稳定，在此过程中，需引入一个频率在50kHz～90kHz范围内的调制信号，该信号会被引入输出信号的相位噪声谱密度中，这就导致了其在偏频50kHz～1kHz杂散很高。

因此，提供一种用于解决蓝宝石频率源杂散高问题的控制装置，是本领域亟待解决的一个技术难题。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述问题，本发明是提供了一种用于蓝宝石频率源的控制装置。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种用于蓝宝石频率源的控制装置，包括：生振模块、辅振模块、第一定向耦合模块、相位稳定模块、第二定向耦合模块、幅度稳定模块和合路模块；