C波段介質振蕩器的研究與設計
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3 DRO仿真電路設計
3．1 靜態(tài)偏置電路
在進行設計之前，必須選擇合適的場效應管并給其提供合適的直流偏置。在ADS元件庫中找到各器件模型，利用直流仿真器確定場效應管的配置電路。
3．2 負阻電路
在設計偏置電路之后，將場效應管構建為一個漏極容性反饋電路。負阻部件是通過DR同時與柵極和漏極的兩根微帶線進行耦合，對GaAs FET進行漏極電容性反饋實現(xiàn)的。仿真電路采用單電源設置FET的Vds和Id。在漏極加入負阻器件使FET產生負阻，可以通過晶體管的柵極的反射系數(shù)幅度來確定，使S(1，1)的幅值大于1，通常要大于1．2，此時場效應管的源極輸出端接50 Ω的負載阻抗。加入反饋網絡后，晶體管滿足了不穩(wěn)定條件，然后通過其不穩(wěn)定區(qū)域來設計輸入輸出匹配網絡，進行最優(yōu)化設計，至此負阻部件的設計完成。
3．3 完整電路
將介質諧振器與負阻部件通過OSC_PORT相連接便構成了振蕩器的完整電路，在所期望的振蕩頻率上以下兩個條件同時需要得到滿足：
1)存在剩余負阻；
2)總電抗為零。
剩余負阻是振蕩器建立振蕩器的需要，當負載獲得振蕩電路最大功率輸出時，負載實部阻抗應為負阻器件實部阻抗的三分之一。在仿真過程中，使用ADS中的S參數(shù)仿真器得到電路的輸入阻抗。在實際電路的設計過程中，還需要調整介質諧振器與振蕩場效應管的正確位置。給部件建立模型時必須注意它們的寄生參數(shù)會使得最終的振蕩器特性的寄生響應增加，例如3次諧波對最終振蕩電路的影響，然而通過精細設計這些網絡與部件的參數(shù)，最終振蕩電路的性能不會受到很大的影響。
利用ADS軟件的諧波平衡分析方法，可以得到以下的仿真結果：在5．9GHz的頻率上，其輸出功率超過9dBm，相位噪聲為-125dBc／Hz@10k Hz，-145dBc／Hz@100kHz。
4 設計實例
在本設計中，基板板材介電常數(shù)9．6，F(xiàn)ET選擇采用三菱公司的場效應管MGF1801進行設計，通過偏置使其工作在Vds=6 V，Id=100 mA的工作點上。不加介質塊時，應不產生振蕩或者振蕩頻率遠離所需振蕩頻率；加上介質塊后，蓋上諧振腔蓋板后，調節(jié)螺桿，如果螺桿向下旋進時頻率增加，則說明介質塊的諧振頻率牽引住了電路的自激頻率，此時可以調整到所需振蕩頻率，如果螺桿向下旋進時頻率減小或時增時減，則說明介質塊的諧振頻率沒有牽引住電路的自激頻率，應調整介質塊的位置：當調至所需頻率后，再看頻率是否穩(wěn)定，此時振蕩頻率應在所需頻率處有小范圍地上下浮動。通過調試可以得到以下的測試結果：圖5所示為并聯(lián)反饋型結構DRO的實物圖，圖6所示為DRO的輸出功率測試結果和100 kHZ時的相位噪聲測試結果。在5．9 GHz的頻率上，其輸出功率超過10 dBm，相位噪聲為-100 dBc／Hz@10 kHz，-124dBc／ Hz@100kHz，頻率穩(wěn)定度為8．4×10-6。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/155243.htm
5 結束語
在負阻原理的基礎上，利用HFSS和ADS軟件設計實現(xiàn)了一款頻率為5．9GHz的介質振蕩器，其性能良好，實驗結果達到了設計要求。與傳統(tǒng)的等效電路設計方法相比，該方法更為快捷、簡單，該形式的振蕩器簡單、便于調試，對于雷達接收機本振的設計具有重要的參考價值。
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