[发明专利]一种带有三次谐波增强的毫米波数控振荡器

权利要求书

1.一种带有三次谐波增强的毫米波数控振荡器，其特征在于，包括谐振腔和有源电路两部分；谐振腔包括初级谐振腔和次级谐振腔：初级谐振腔为三次谐波谐振腔，包括多峰值变压器初级线圈和基于第一开关电容阵列的电容粗调电路；次级谐振腔为基频谐振腔，包括多峰值变压器次级线圈、基于第二开关电容阵列的电容粗调电路、基于离散电压控制可变电容的电容中调电路以及电容精调电路；有源部分采用基于变压器耦合的负阻管；

振荡器的实现具体包括以下步骤：

步骤100、初步确定谐振腔整体电感电容大小；

步骤101、确定多峰值变压器的参数以及初次级谐振腔总电容容值；

步骤102、确定初次级谐振腔中的电容粗调电路，采用开关电容阵列结构对谐振腔总电容进行划分；

步骤103、确定次级谐振腔中的电容中调电路和电容精调电路，设计离散电压控制可变电容，满足交叠频率要求；

步骤200、确定有源部分负阻管的参数；

步骤201、调整负阻管大小优化噪声；在步骤200的基础上，调整负阻管跨导大小来优化相位噪声。

2.根据权利要求1所述的一种带有三次谐波增强的毫米波数控振荡器，其特征在于，步骤100中所述初步确定谐振腔整体电感电容大小，需满足以下条件：

多峰值变压器的初次级线圈均为带有中心抽头的差分电感，采取侧边耦合的耦合方式，多峰值变压器的耦合系数k_m满足0.5≤k_m≤1；

三次谐波谐振腔的等效总电容C₁和初级线圈电感L_p满足其中ω₂为三次谐波；

基频谐振腔的等效总电容C₂和次级线圈电感L_s满足其中ω₁为基频；

三次谐波谐振腔和基频谐振腔的工作频率满足ω₂＝3ω₁的关系，且需满足如下关系式：

3.根据权利要求1所述的一种带有三次谐波增强的毫米波数控振荡器，其特征在于，所述步骤101具体实现方法为:先利用固定电容与多峰值变压器构成简单的谐振腔，再通过调整多峰值变压器的耦合系数、初次级线圈的电感值以及谐振腔的等效总电容大小，使三次谐波峰值阻抗R_p2大于基频峰值阻抗R_p1且满足下式要求，

最终确定多峰值变压器的结构以及三次谐波谐振腔的等效总电容C₁和基频谐振腔的等效总电容C₂。

4.根据权利要求1所述的一种带有三次谐波增强的毫米波数控振荡器，其特征在于，所述电容粗调电路采用位数n、控制字K₀～K_n-1的开关电容阵列，控制字K₀～K_n-1由控制字电路提供；第一开关电容阵列两侧分别采用容值相等的固定电容，同一侧固定电容容值按照并联顺序依次为：C_p、2C_p、…、2^n-1C_p，C_p为第一开关电容阵列的第一个固定电容容值，第一开关电容阵列电容总和为三次谐波谐振腔的等效总电容C₁。

5.根据权利要求1所述的一种带有三次谐波增强的毫米波数控振荡器，其特征在于，所述第二开关电容阵列采用与第一开关电容阵列相同位数n和控制字K₀～K_n-1的开关电容阵列，控制字K₀～K_n-1由控制字电路提供；第二开关电容阵列两侧分别采用容值相等的固定电容，同一侧固定电容容值按照并联顺序依次为：C_s、2C_s、…、2^n-1C_s，C_s为第二开关电容阵列的第一个固定电容容值，第二开关电容阵列电容总和为基频谐振腔的等效总电容C₂。