專利名稱：一種頻譜測量裝置及其采用pcb工藝的yig調(diào)諧振蕩器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種頻譜測量裝置，及其采用PCB工藝的YIG調(diào)諧振蕩器。
背景技術(shù)：
頻譜分析儀是對(duì)無線電信號(hào)進(jìn)行測量的必備手段，是從事電子產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)、檢驗(yàn)的常用工具，應(yīng)用十分廣泛。頻譜分析儀分為掃描式頻譜分析儀和實(shí)時(shí)式頻譜分析儀，掃描式頻譜分析儀主要用于連續(xù)信號(hào)和周期信號(hào)的頻譜分析，其基本原理結(jié)構(gòu)圖如圖I所示，頻譜分析儀I包括射頻信號(hào)輸入端11，衰減器12，混頻器13，放大器14，濾波器15，檢波器16，本振17，掃描發(fā)生器18和顯示器19等，其基本原理是通過掃描本振17的方法，使射頻輸入信號(hào)與本振17產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行混頻，將得到的中頻信號(hào)進(jìn)行放大、濾波處理后，經(jīng)檢波器16輸出為視頻信號(hào)，再經(jīng)過各種運(yùn)算，將最終測量結(jié)果輸出在顯示器19上。可見，本振在掃描式頻譜分析儀中起著重要的作用。現(xiàn)有技術(shù)中，多采用YIG調(diào)諧振蕩器作為掃描式頻譜分析儀的本振，YIG調(diào)諧振蕩器簡稱YT0，其通常包括振蕩電路、能提供封閉掃描磁場的封閉式磁體以及為振蕩電路供電的電源模塊，其中振蕩電路2的基本原理結(jié)構(gòu)圖如圖2所示，其包括微波晶體管25、發(fā)射極饋電電路21、集電極饋電電路23、耦合結(jié)構(gòu)22、接地電容24和輸出電路26，其中微波晶體管25為振蕩管，當(dāng)為振蕩管上電后，電壓的突跳和電流的波動(dòng)中均含有豐富的諧波分量，耦合結(jié)構(gòu)22中的YIG小球?qū)ζ渲械闹C波分量產(chǎn)生共振，通過為饋電電路設(shè)置適當(dāng)?shù)闹绷鞴ぷ鼽c(diǎn)，使整個(gè)電路處于非穩(wěn)定狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)振蕩，輸出電路26用于對(duì)振蕩信號(hào)進(jìn)行緩沖放大，最終實(shí)現(xiàn)信號(hào)的輸出。其中接地電容24用于實(shí)現(xiàn)射頻通路的接地?，F(xiàn)有技術(shù)中，YTO中的振蕩電路是采用印刷電路板工藝制成，但其關(guān)鍵部件接地電容多采用集總元件實(shí)現(xiàn)，由于在射頻電路中，集總元件封裝上的寄生電容、引線電感、串聯(lián)電阻等不能像在低頻電路中被忽略，它們會(huì)隨頻率變化而改變，甚至出現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)諧振點(diǎn)，造成阻抗突變，出現(xiàn)停振現(xiàn)象，所以此類YTO的工作頻率較低，頻帶較窄。
發(fā)明內(nèi)容為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實(shí)用新型提出了一種采用PCB工藝的YIG調(diào)諧振蕩器，及具有該YIG調(diào)諧振蕩器的頻譜測量裝置。本實(shí)用新型提出了一種采用PCB工藝的YIG調(diào)諧振蕩器，包括一個(gè)封閉磁體、一個(gè)振蕩單元、一個(gè)外置電源、以及安裝在所述的封閉磁體的外殼上的一個(gè)第一穿心電容、一個(gè)第二穿心電容和一個(gè)SMA輸出接口，所述的振蕩單元包括一個(gè)PCB板，以及安裝在所述的PCB板上的一個(gè)微波晶體管、一個(gè)發(fā)射極饋電電路、一個(gè)接地電容、一個(gè)YIG耦合單元、一個(gè)集電極饋電電路、一個(gè)輸出電路，所述的外置電源安裝在所述的封閉磁體的外部，其正負(fù)輸出端分別與所述的第一穿心電容和第二穿心電容連接，其接地端與封閉磁體連接，所述的振蕩單元安裝在所述的封閉磁體的內(nèi)部，所述的振蕩單元的正負(fù)電源輸入端分別與所述的第一穿心電容和第二穿心電容連接，所述的的振蕩單元的輸出端與所述的SMA輸出接口連接，所述的發(fā)射極饋電電路和YIG耦合單元依次串聯(lián)連接在所述的振蕩單元的負(fù)電源輸入端與所述的微波晶體管的發(fā)射極之間，所述的集電極饋電電路串聯(lián)連接在所述的振蕩單元的正電源輸入端與所述的微波晶體管的集電極之間，所述的輸出電路串聯(lián)連接在所述的微波晶體管的 集電極和所述的振蕩單元的輸出端之間，在所述的發(fā)射極饋電電路和所述的YIG耦合單元之間，連接有一接地的接地電容，所述的接地電容是由PCB板上的銅箔構(gòu)成的。在本實(shí)用新型所述的調(diào)諧振蕩器中，所述的接地電容的電容取值范圍還可以為lpF_5pF。在本實(shí)用新型所述的調(diào)諧振蕩器中，所述的接地電容還可以是由矩形銅箔構(gòu)成的。在本實(shí)用新型所述的調(diào)諧振蕩器中，所述的接地電容還可以是由扇形銅箔構(gòu)成的。在本實(shí)用新型所述的調(diào)諧振蕩器中，所述的接地電容還可以是由叉指形銅箔構(gòu)成的。在本實(shí)用新型所述的調(diào)諧振蕩器中，在所述的外置電源的正輸出端與所述的第一穿心電容之間還可以連接有一接地的濾波電容，其電容取值范圍為100uF-470uF。在本實(shí)用新型所述的調(diào)諧振蕩器中，所述的濾波電容的電容取值范圍還可以為220uF_330uFo在本實(shí)用新型所述的調(diào)諧振蕩器中，所述的濾波電容的電容值還可以為220uF。在本實(shí)用新型所述的調(diào)諧振蕩器中，所述的SMA輸出接口的長對(duì)稱軸線與所述的第一穿心電容和所述的第二穿心電容的連線還可以成一角度，該角度取值范圍為20度-60度。并且，本實(shí)用新型還提出了一種頻譜測量裝置，其具有如上所述的YIG調(diào)諧振蕩器。本實(shí)用新型所述的采用PCB工藝的YIG調(diào)諧振蕩器，解決了集總元件在射頻通路中會(huì)引起阻抗突變、停振等問題，達(dá)到了拓寬工作頻率范圍的目的。并且，本實(shí)用新型所述的YIG調(diào)諧振蕩器還具有以下優(yōu)點(diǎn)I、采用PCB銅箔構(gòu)成的元件，可任意設(shè)定元件參數(shù)，生產(chǎn)和調(diào)試也更加方便；2、在振蕩電路的正電源輸入端與電源輸出端之間連接一個(gè)大的濾波電容，大大減小了由于電源輸出紋波對(duì)振蕩電路產(chǎn)生的影響；3、通過適當(dāng)設(shè)置SMA輸出接口與穿心電容的相對(duì)位置，使擺放振蕩電路的元器件不再過多受空間的限制。

圖I是掃描式頻譜分析儀I的基本原理結(jié)構(gòu)圖。圖2是HG調(diào)諧振蕩器2的基本原理結(jié)構(gòu)圖。圖3是實(shí)施例中所述的YIG調(diào)諧振蕩器3的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是SMA輸出接口 36與第一穿心電容34和第二穿心電容35的位置關(guān)系示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖介紹本實(shí)用新型的一較佳實(shí)施方式。參考圖3，本實(shí)用新型所述的YIG調(diào)諧振蕩器3包括一個(gè)外置電源31、一個(gè)封閉磁體32和一個(gè)振蕩單元33，且在封閉磁體32的外殼上連接有一個(gè)第一穿心電容34、一個(gè)第二穿心電容35和一個(gè)SMA輸出接口 36。振蕩單元33是采用PCB工藝制成，在其PCB板上安裝有一個(gè)發(fā)射極饋電電路331、一個(gè)接地電容332、一個(gè)YIG耦合單元333、一個(gè)微波晶體管334、一個(gè)集電極饋電電路335、一個(gè)輸出電路336。其中YIG耦合單元333由耦合環(huán)和HG小球構(gòu)成。外置電源31安裝在封閉磁體32的外部，外置電源31的正負(fù)輸出端分別與第一穿心電容34和第二穿心電容35連接，外置電源31接地端與封閉磁體32連接，振蕩單元33安裝在封閉磁體32的內(nèi)部，振蕩單元33的正負(fù)電源輸入端分別與第一穿心電容34和第二穿心電容35連接，振蕩單元33的輸出端與SMA輸出接口 36連接，發(fā)射極饋電電路331和HG耦合單元333依次串聯(lián)連接在振蕩單元33的負(fù)電源輸入端與微波晶體管334的發(fā)射極之間，集電極饋電電路335串聯(lián)連接在振蕩單元33的正電源輸入端與微波晶體管334的集電極之間，輸出電路336串聯(lián)連接在微波晶體管334的集電極和振蕩單元33的輸出端之間，在發(fā)射極饋電電路331和YIG耦合單元333之間，連接有一接地的接地電容332，接地電容332是由PCB板上的銅箔構(gòu)成的。封閉磁體32是一個(gè)米用磁性材料加工成的封閉式的電磁鐵結(jié)構(gòu),它包括一個(gè)底座和一個(gè)蓋板，底座上安裝有電磁鐵裝置的主線圈和微調(diào)諧磁場用的調(diào)諧線圈，底座和蓋板通過六角螺絲擰緊在一起，形成一個(gè)封閉的電磁鐵結(jié)構(gòu)，用于為振蕩單元33提供一個(gè)封閉的磁路。外置電源31通過十字螺絲擰緊在六角螺絲上，實(shí)現(xiàn)外置電源31的固定，為了實(shí)現(xiàn)外置電源31為內(nèi)部振蕩單元33供電，在蓋板上開取小孔，通過第一穿心電容34和第二穿心電容35實(shí)現(xiàn)外置電源31的正負(fù)電源輸出端與封閉磁體32的電連接，將第一穿心電容34和第二穿心電容35的引腳通過插入外置電源31上一一對(duì)應(yīng)的帶彈性卡槽的封閉插孔中完成電壓的引入輸入，并且，振蕩單兀33的正負(fù)電源輸入端分別與第一穿心電容34和第二穿心電容35連接，從而實(shí)現(xiàn)了外置電源31與振蕩單元33的連接。振蕩單元33的PCB板安裝在封閉磁體32的蓋板上，振蕩單元33中的發(fā)射極饋電電路331通過HG耦合單元333中的耦合環(huán)連接到加到微波晶體管334的發(fā)射極上，集電極饋電電路335加到微波晶體管334的集電極上，輸出電路336也加到微波晶體管334的集電極上，輸出電路336包括寬帶匹配電路和緩沖放大器，寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)既能影響微波晶體管334的輸入阻抗，使其在寬帶范圍內(nèi)處于負(fù)阻狀態(tài)，從而增加振蕩帶寬，還能對(duì)微波晶體管334的輸出阻抗在頻帶內(nèi)電抗值進(jìn)行補(bǔ)償，使其變得很小，利于其功率的輸出，緩沖放大器用于使功率輸出達(dá)到輸出要求，振蕩單元33的輸出端與SMA輸出接口 36連接，SMA輸出接口通過固定基座固定在封閉磁體32的蓋板上。在發(fā)射極饋電電路331和YIG耦合單元333的之間，連接有接地電容332，用于實(shí)現(xiàn)射頻通路的接地，在本實(shí)用新型中，接地電容332通過在PCB板敷銅腐蝕而成，通過調(diào)試銅片的面積的大小，可以改變微波晶體管334發(fā)射極的輸入阻抗，使其在工作頻率范圍內(nèi)、成為負(fù)阻，從而實(shí)現(xiàn)振蕩。作為另外的實(shí)施例，接地電容332的取值范圍可以在lpF_5pF之間，具體取值可根據(jù)系統(tǒng)需求及具體調(diào)試結(jié)果確定。作為另外的實(shí)施例，可以采用矩形銅片，扇形銅片或者叉指形銅片來構(gòu)成接地電容332，可以根據(jù)不同的設(shè)計(jì) 要求，采用不同的形狀的銅片實(shí)現(xiàn)接地電容332，當(dāng)振蕩器的工作頻率要求較低時(shí)，可以考慮適用叉指形電容。作為另外的實(shí)施例，在外置電源31的正輸出端與第一穿心電容34之間連接一個(gè)大容值的濾波電容37，其電容的取值范圍為100pF-400pF。作為另外的實(shí)施例，在外置電源31的正輸出端與第一穿心電容34之間連接一個(gè)大容值的濾波電容37，其電容的取值范圍為220pF-330pF。作為另外的實(shí)施例，在外置電源31的正輸出端與第一穿心電容34之間連接一個(gè)大容值的濾波電容37，其電容的取值為220pF。在外置電源31和振蕩單元33之間連接濾波電容37，可以有效消除外置電源31由于受到外界噪聲信號(hào)的影響而產(chǎn)生的對(duì)振蕩單元33的干擾。作為另外的實(shí)施例，參考圖4，在封閉磁體32的蓋板上，SMA輸出接口 36的長對(duì)稱軸線與第一穿心電容34和第二穿心電容35的連線成一個(gè)角度，該角度可以是20-60度之間的任意角度，45度為最佳。根據(jù)輸出路徑最短原則，SMA輸出接口 36的安裝位置要盡量滿足與振蕩單元33的輸出端的距離最近，從而降低傳輸損耗，并且SMA輸出接口 36的安裝位置不能與第一穿心34和第二穿心電容35的安裝位置重疊，所以原則上只要SMA輸出接口 36與第一穿心34和第二穿心電容35的位置錯(cuò)開就可以，但是實(shí)踐中，SMA輸出接口 36的安裝底座的長對(duì)稱軸線與第一穿心電容34和第二穿心電容35的連線成20-60度角較好，成45度角為最佳。本實(shí)用新型還提出了一種頻譜測量裝置，其包括射頻信號(hào)輸入端，混頻器，放大器，濾波器，檢波器，本振，掃描發(fā)生器和顯示器等，其基本原理是通過掃描本振的方法，使射頻輸入信號(hào)與本振產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行混頻，將得到的中頻信號(hào)進(jìn)行放大、濾波處理后，經(jīng)檢波器輸出為視頻信號(hào)，再經(jīng)過各種運(yùn)算，將最終測量結(jié)果輸出在顯示器上，其中所述的本振采用如上所述的YIG調(diào)諧振蕩器3，具體實(shí)現(xiàn)方法參照上面的描述，此處不再贅述。以上所述的僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種采用PCB工藝的YIG調(diào)諧振蕩器，其特征在于， 包括一個(gè)封閉磁體、一個(gè)振蕩單兀、一個(gè)外置電源、以及安裝在所述的封閉磁體的外殼上的一個(gè)第一穿心電容、一個(gè)第二穿心電容和一個(gè)SMA輸出接口，所述的振蕩單元包括一個(gè)PCB板，以及安裝在所述的PCB板上的一個(gè)微波晶體管、一個(gè)發(fā)射極饋電電路、一個(gè)接地電容、一個(gè)YIG耦合單元、一個(gè)集電極饋電電路、一個(gè)輸出電路， 所述的外置電源安裝在所述的封閉磁體的外部，其正負(fù)輸出端分別與所述的第一穿心電容和第二穿心電容連接，其接地端與所述的封閉磁體連接， 所述的振蕩單元安裝在所述的封閉磁體的內(nèi)部，所述的振蕩單元的正負(fù)電源輸入端分別與所述的第一穿心電容和第二穿心電容連接，所述的的振蕩單元的輸出端與所述的SMA輸出接口連接，所述的發(fā)射極饋電電路和YIG耦合單元依次串聯(lián)連接在所述的振蕩單元的負(fù)電源輸入端與所述的微波晶體管的發(fā)射極之間，所述的集電極饋電電路串聯(lián)連接在所述的振蕩單元的正電源輸入端與所述的微波晶體管的集電極之間，所述的輸出電路串聯(lián)連接在所述的微波晶體管的集電極和所述的振蕩單元的輸出端之間， 在所述的發(fā)射極饋電電路和所述的YIG耦合單元之間，連接有一接地的接地電容，所述的接地電容是由PCB板上的銅箔構(gòu)成的。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的調(diào)諧振蕩器，其特征在于，所述的接地電容的電容取值范圍為 lpF-5pF。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的調(diào)諧振蕩器，其特征在于，所述的接地電容是由矩形銅箔構(gòu)成的。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的調(diào)諧振蕩器，其特征在于，所述的接地電容是由扇形銅箔構(gòu)成的。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的調(diào)諧振蕩器，其特征在于，所述的接地電容是由叉指形銅箔構(gòu)成的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的調(diào)諧振蕩器，其特征在于，在所述的外置電源的正輸出端與所述的第一穿心電容之間連接有一接地的濾波電容，其電容取值范圍為100uF-470uF。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的調(diào)諧振蕩器，其特征在于，所述的濾波電容的電容取值范圍為 220uF-330uF。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的調(diào)諧振蕩器，其特征在于，所述的濾波電容的電容值為220uFo
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的調(diào)諧振蕩器，其特征在于，所述的SMA輸出接口的長對(duì)稱軸線與所述的第一穿心電容和所述的第二穿心電容的連線成一角度，該角度取值范圍為20度-60度。
10.一種頻譜測量裝置，其特征在于，具有權(quán)利要求I所述的YIG調(diào)諧振蕩器，所述的YIG調(diào)諧振蕩器包括一個(gè)封閉磁體、一個(gè)振蕩單元、一個(gè)外置電源、以及安裝在所述的封閉磁體的外殼上的一個(gè)第一穿心電容、一個(gè)第二穿心電容和一個(gè)SMA輸出接口， 所述的振蕩單元包括一個(gè)PCB板，以及安裝在所述的PCB板上的一個(gè)微波晶體管、一個(gè)發(fā)射極饋電電路、一個(gè)接地電容、一個(gè)YIG耦合單元、一個(gè)集電極饋電電路、一個(gè)輸出電路， 所述的外置電源安裝在所述的封閉磁體的外部，其正負(fù)輸出端分別與所述的第一穿心電容和第二穿心電容連接，其接地端與所述的封閉磁體連接， 所述的振蕩單元安裝在所述的封閉磁體的內(nèi)部，所述的振蕩單元的正負(fù)電源輸入端分別與所述的第一穿心電容和第二穿心電容連接，所述的的振蕩單元的輸出端與所述的SMA輸出接口連接，所述的發(fā)射極饋電電路和YIG耦合單元依次串聯(lián)連接在所述的振蕩單元的負(fù)電源輸入端與所述的微波晶體管的發(fā)射極之間，所述的集電極饋電電路串聯(lián)連接在所述的振蕩單元的正電源輸入端與所述的微波晶體管的集電極之間，所述的輸出電路串聯(lián)連接在所述的微波晶體管的集電極和所述的振蕩單元的輸出端之間， 在所述的發(fā)射極饋電電路和所述的YIG耦合單元之間，連接有一接地的接地電容，所述的接地電容是由PCB板上的銅箔構(gòu)成的。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的頻譜測量裝置，其特征在于，所述的接地電容的電容取值 范圍為lpF-5pF。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的頻譜測量裝置，其特征在于，所述的接地電容是由矩形銅箔構(gòu)成的。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的頻譜測量裝置，其特征在于，所述的接地電容是由扇形銅箔構(gòu)成的。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的頻譜測量裝置，其特征在于，所述的接地電容是由叉指形銅箔構(gòu)成的。
15.根據(jù)權(quán)利要求10、11、12、13或14所述的頻譜測量裝置，其特征在于，在所述的外置電源的正輸出端與所述的第一穿心電容之間連接有一接地的濾波電容，其電容取值范圍為100uF-470uF。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的頻譜測量裝置，其特征在于，所述的濾波電容的電容取值范圍為 220uF-330uF。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的頻譜測量裝置，其特征在于，所述的濾波電容的電容值為220uFo
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的頻譜測量裝置，其特征在于，所述的SMA輸出接口的長對(duì)稱軸線與所述的第一穿心電容和所述的第二穿心電容的連線成一角度，該角度取值范圍為20度-60度。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種頻譜測量裝置及其采用PCB工藝的YIG調(diào)諧振蕩器，所述的YIG調(diào)諧振蕩器包括一個(gè)封閉磁體、一個(gè)振蕩單元、一個(gè)外置電源、以及安裝在所述的封閉磁體的外殼上的一個(gè)第一穿心電容、一個(gè)第二穿心電容和一個(gè)SMA輸出接口，所述的振蕩單元包括一個(gè)PCB板，以及安裝在所述的PCB板上的一個(gè)微波晶體管、一個(gè)發(fā)射極饋電電路、一個(gè)接地電容、一個(gè)YIG耦合單元、一個(gè)集電極饋電電路、一個(gè)輸出電路，在所述的發(fā)射極饋電電路和所述的YIG耦合單元之間，連接有一接地的接地電容，所述的接地電容是由PCB板上的銅箔構(gòu)成的。本實(shí)用新型所述的調(diào)諧振蕩器，解決了采用集總元件在射頻通路中會(huì)引起阻抗突變、停振等問題。
文檔編號(hào)G01R23/16GK202374217SQ20112050450
公開日2012年8月8日 申請(qǐng)日期2011年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月7日
發(fā)明者崔研婷, 李維森, 王悅, 王鐵軍 申請(qǐng)人:北京普源精電科技有限公司