本發(fā)明屬于微波技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種藍(lán)寶石微波頻率源和控制方法。

背景技術(shù)：

藍(lán)寶石微波頻率源工作的主要原理是利用藍(lán)寶石在液氮低溫時(shí)的低損耗正切值，形成高q值的微波，采用正激勵(lì)的方式使高q值的微波腔選擇的頻率形成振蕩，在外圍電路進(jìn)行該微波頻率的相位控制和幅度控制，使整機(jī)形成穩(wěn)定的諧振信號輸出，頻率穩(wěn)定和相噪抑制較復(fù)雜?，F(xiàn)有藍(lán)寶石微波頻率源中用于維持藍(lán)寶石工作溫度的低溫方法是采用氦氣液化制冷，使得整機(jī)價(jià)格昂貴，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種藍(lán)寶石微波頻率源和控制方法，解決了藍(lán)寶石微波頻率源成本高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、性價(jià)比低的問題。

一種藍(lán)寶石微波源，用于產(chǎn)生超高穩(wěn)定度及低噪聲的微波輸出信號，包括液氮容器、真空室、真空室密封蓋、真空抽氣閥門、藍(lán)寶石微波腔；所述液氮容器為u型開口容器；所述真空室頂端開口，放置在所述液氮容器內(nèi)；所述真空室密封蓋位于所述液氮容器內(nèi)，固定在所述真空室頂端，且與所述真空室形成封閉空間，所述真空室密封蓋上設(shè)有通孔；所述真空抽氣閥門位于所述真空室外，固定在所述真空室密封蓋上，且覆蓋所述真空室密封蓋上的通孔；所述藍(lán)寶石微波腔固定在所述真空室內(nèi)部，且與所述真空室有熱接觸。

進(jìn)一步地，所述藍(lán)寶石微波頻率源，還包括輸入微波接口、輸出微波接口、真空法蘭接口、隔離器、濾波器、壓控移相器、手動(dòng)移相器、放大器、外部定向耦合器、壓控衰減器，用于對所述藍(lán)寶石微波腔進(jìn)行激勵(lì)和控制；所述輸入、輸出微波接口分別固定于所述藍(lán)寶石微波腔兩端，用于輸入和輸出信號；所述真空法蘭接口、隔離器、濾波器、壓控移相器、手動(dòng)移相器、放大器、外部定向耦合器、壓控衰減器均位于所述真空罐外部；所述真空法蘭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，所述真空罐內(nèi)部與外部電控線纜通過所述真空法蘭接口連接，所述真空法蘭接口上設(shè)有出腔埠、入腔埠；所述隔離器用于傳遞所述藍(lán)寶石微波腔產(chǎn)生的諧振信號；所述濾波器用于從所述隔離器輸出的諧振信號中濾波；所述壓控移相器接收濾波后的諧振信號；所述手動(dòng)移相器接收所述壓控移相器輸出的信號；所述放大器用于對所述手動(dòng)移相器輸出的信號進(jìn)行幅度放大；所述外部定向耦合器接收所述放大器輸出的信號，并輸出所述微波輸出信號；所述壓控衰減器接收所述外部定向耦合器輸出的信號；所述壓控衰減器輸出的信號通過所述輸入微波接口傳遞給所述藍(lán)寶石微波腔。

優(yōu)選地，所述藍(lán)寶石微波頻率源，還包括相位鎖定端口、微波環(huán)形器、相位功率探測器、信號發(fā)生器、鎖相電路模塊、積分器電路模塊，用于對所述藍(lán)寶石微波頻率源由于外部溫度引起的相位波動(dòng)進(jìn)行控制；所述相位鎖定端口位于所述真空法蘭接口上；所述微波環(huán)形器通過所述入腔埠接收所述壓控衰減器輸出的所述信號，并輸出兩路信號，其中一路通過所述輸入微波接口傳遞給所述藍(lán)寶石微波腔；所述相位功率探測器接收所述微波環(huán)形器輸出的另一路信號，并輸出相位功率信號；所述信號發(fā)生器產(chǎn)生兩路相同的調(diào)制信號，分別為移相調(diào)制信號、鎖相調(diào)制信號；所述鎖相電路模塊接收所述鎖相調(diào)制信號作為參考信號，與通過所述相位鎖定端口接收的所述相位功率信號進(jìn)行鑒相，輸出鑒相信號；所述積分器電路模塊接收所述鑒相信號，輸出積分信號；所述壓控移相器根據(jù)接收到的所述移相調(diào)制信號、所述積分信號，對所述壓控移相器輸出的所述壓控移相信號進(jìn)行相位調(diào)節(jié)。

優(yōu)選地，所述藍(lán)寶石微波頻率源，還包括幅度穩(wěn)定端口、內(nèi)部定向耦合器、幅度功率探測器、幅度控制電路模塊，均位于所述液氮容器外部，用于對所述藍(lán)寶石微波頻率源由于外部溫度引起的幅度波動(dòng)進(jìn)行控制；所述幅度穩(wěn)定端口位于所述真空法蘭接口上；所述內(nèi)部定向耦合器通過所述入腔埠接收所述壓控衰減器輸出的所述信號，并輸出兩路信號，其中一路通過所述輸入微波接口傳遞給所述藍(lán)寶石微波腔；所述幅度功率探測器接收所述內(nèi)部定向耦合器輸出的另一路信號，并輸出幅度功率信號；所述幅度控制電路模塊通過所述幅度穩(wěn)定端口接收所述幅度功率信號，并輸出所述幅度控制信號；所述壓控衰減器接收所述幅度控制信號，并對輸出的所述信號進(jìn)行幅度調(diào)節(jié)。

進(jìn)一步地，所述藍(lán)寶石微波頻率源的所述真空抽氣閥門另一端上設(shè)有分子泵組接口，通過外接分子泵組對所述真空室進(jìn)行真空制備。

本發(fā)明實(shí)施例還提供一種藍(lán)寶石微波頻率源控制方法，包括以下步驟：開啟所述真空抽氣閥門，對所述真空室進(jìn)行真空制備，完成真空制備后，關(guān)閉所述真空抽氣閥門；將液氮倒入所述液氮容器內(nèi)直至液面與所述真空室密封蓋平行；等待所述真空室內(nèi)溫度平衡，并不斷補(bǔ)充液氮使其液面與所述真空室密封蓋平行；真空室內(nèi)溫度平衡時(shí)，對外圍諧振電路加電，所述外圍電路為所述隔離器、濾波器、壓控移相器、手動(dòng)移相器、放大器、外部定向耦合器、壓控衰減器、組成的電路；通過所述外部定向耦合器輸出微波頻率源信號。進(jìn)一步地，所述方法包括：對所述外圍諧振電路加電之后，對所述信號發(fā)生器、鎖相電路模塊、積分器電路模塊加電；調(diào)節(jié)所述壓控移相器、手動(dòng)移相器、信號發(fā)生器、鎖相電路模塊；通過所述外部定向耦合器輸出微波頻率源信號。優(yōu)選地，所述方法包括：對所述外圍諧振電路加電之后，對所述幅度控制電路模塊加電；調(diào)節(jié)所述壓控移相器、手動(dòng)移相器、幅度控制電路模塊；通過所述外部定向耦合器輸出微波頻率源信號。

優(yōu)選地，所述方法包括：對所述外圍諧振電路加電之后，對所述信號發(fā)生器、鎖相電路模塊、積分器電路模塊、幅度控制電路模塊加電；調(diào)節(jié)所述壓控移相器、手動(dòng)移相器、信號發(fā)生器、鎖相電路模塊、幅度控制電路模塊；通過所述外部定向耦合器輸出微波頻率源信號。所述補(bǔ)充液氮的條件為，所述液氮容器內(nèi)的液氮液面降至所述真空室的1/2處及以下。

本發(fā)明有益效果包括：本發(fā)明首次發(fā)明了一種液氮制冷的低溫藍(lán)寶石微波源，采用液氮直接制冷的方法，使微波腔在液氮溫度下獲得較高的q值，并利用外圍電路對微波腔進(jìn)行激勵(lì)和控制，形成高穩(wěn)定度的低相位噪聲的微波輸出。本發(fā)明與現(xiàn)有藍(lán)寶石微波源相比，具有結(jié)構(gòu)簡單、性價(jià)比高、成本低、穩(wěn)定度指標(biāo)和相噪指標(biāo)較高的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本發(fā)明的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1為一種包含液氮容器的藍(lán)寶石微波頻率源實(shí)施例；

圖2為一種包含諧振控制電路的藍(lán)寶石微波源實(shí)施例；

圖3為一種包含相位控制電路的藍(lán)寶石微波頻率源實(shí)施例；

圖4為一種包含幅度控制電路的藍(lán)寶石微波頻率源實(shí)施例；

圖5為一種包含幅度、相位控制電路的藍(lán)寶石微波頻率源實(shí)施例；

圖6為一種藍(lán)寶石微波頻率源控制方法實(shí)施例流程圖；

圖7為一種包含相位控制的藍(lán)寶石微波頻率源控制方法流程圖；

圖8為一種包含幅度控制的藍(lán)寶石微波頻率源控制方法流程圖；

圖9為一種包含相位、幅度控制的藍(lán)寶石微波頻率源控制方法流程圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明具體實(shí)施例及相應(yīng)的附圖對本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實(shí)施例僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

以下結(jié)合附圖，詳細(xì)說明本發(fā)明各實(shí)施例提供的技術(shù)方案。

圖1為一種包含液氮容器的藍(lán)寶石微波頻率源實(shí)施例。本實(shí)施例提供的一種藍(lán)寶石微波源，用于產(chǎn)生超高穩(wěn)定度及低噪聲的微波輸出信號，包括液氮容器1、真空室2、真空室密封蓋3、真空抽氣閥門4、藍(lán)寶石微波腔5。

所述液氮容器為u型開口容器；所述真空室頂端開口，放置在所述液氮容器內(nèi)；所述真空室密封蓋位于所述液氮容器內(nèi)，固定在所述真空室頂端，且與所述真空室形成封閉空間，所述真空室密封蓋上設(shè)有通孔；所述真空抽氣閥門位于所述真空室外，固定在所述真空室密封蓋上，且覆蓋所述真空室密封蓋上的通孔；所述藍(lán)寶石微波腔固定在所述真空室內(nèi)部，且與所述真空室有熱接觸。

進(jìn)一步地，所述藍(lán)寶石微波頻率源的所述真空抽氣閥門另一端上設(shè)有分子泵組接口，通過外接分子泵組對所述真空室進(jìn)行真空制備。

所述液氮容器內(nèi)液氮的液面與所述真空室密封蓋平行，所述液氮產(chǎn)生的低溫傳遞給所述真空室，所述真空室將低溫傳遞給所述藍(lán)寶石微波腔，所述藍(lán)寶石微波腔在液氮低溫環(huán)境下產(chǎn)生高q值的諧振信號。

所述液氮產(chǎn)生的低溫溫度為77k，所述藍(lán)寶石微波腔的頻率可以設(shè)定，以9.2ghz的藍(lán)寶石微波腔為例，所述9.2ghz頻率的藍(lán)寶石微波腔在77k能夠達(dá)到優(yōu)于4e7的有載q值。

需要說明的是，為了保證所述真空室內(nèi)部密封性，所述真空室密封蓋可以用橡膠圈和螺釘固定在所述真空室頂端，也可以用其他方法固定在所述真空室頂端。

本發(fā)明利用藍(lán)寶石微波腔在低溫時(shí)具有低損耗正切的特點(diǎn)，能夠獲得極高q值的微波頻率源信號輸出，且采用液氮的方式進(jìn)行低溫制冷，使本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、性價(jià)比高的優(yōu)勢。

圖2為一種包含諧振控制電路的藍(lán)寶石微波源實(shí)施例。本實(shí)施例提供的一種藍(lán)寶石微波源，用于產(chǎn)生超高穩(wěn)定度及低噪聲的微波輸出信號，包括液氮容器1、真空室2、真空室密封蓋3、真空抽氣閥門4、藍(lán)寶石微波腔5、輸入微波接口6、輸出微波接口7、真空法蘭接口8、出腔埠9、入腔埠10、隔離器11、濾波器12、壓控移相器13、手動(dòng)移相器14、放大器15、外部定向耦合器16、壓控衰減器17。

所述輸入、輸出微波接口分別固定于所述藍(lán)寶石微波腔兩端用于輸入和輸出信號；所述真空法蘭接口固定在所述真空室密封蓋上，且保持所述真空室的密封性，所述真空室內(nèi)部與外部線纜通過所述真空法蘭接口連接，所述真空法蘭接口上設(shè)有出腔埠、入腔埠；所述隔離器、濾波器、壓控移相器、手動(dòng)移相器、放大器、外部定向耦合器、壓控衰減器均位于所述液氮容器外部；所述液氮容器內(nèi)液氮的液面與所述真空室密封蓋平行，所述液氮產(chǎn)生的低溫傳遞給所述真空室，所述真空室將低溫傳遞給所述藍(lán)寶石微波腔，所述藍(lán)寶石微波腔在液氮低溫環(huán)境下產(chǎn)生高q值的諧振信號。

所述藍(lán)寶石微波腔通過所述輸出微波接口輸出高q值的諧振信號；所述隔離器用于傳遞所述藍(lán)寶石微波腔產(chǎn)生的諧振信號；所述濾波器用于從所述隔離器輸出的諧振信號中濾波；所述壓控移相器接收濾波后的諧振信號；所述手動(dòng)移相器接收所述壓控移相器輸出的信號；所述放大器用于對所述手動(dòng)移相器輸出的信號進(jìn)行幅度放大；所述外部定向耦合器接收所述放大器輸出的信號，并輸出所述微波輸出信號；所述壓控衰減器接收所述外部定向耦合器輸出的信號；所述壓控衰減器輸出的信號通過所述輸入微波接口傳遞給所述藍(lán)寶石微波腔。

本發(fā)明利用液氮低溫時(shí)藍(lán)寶石微波腔的低損耗正切，通過外圍諧振電路對藍(lán)寶石微波腔進(jìn)行正激勵(lì)，能夠獲得極高的q值頻率源信號，具有結(jié)構(gòu)簡單、操作容易、性價(jià)比高的優(yōu)點(diǎn)。

圖3為一種包含相位控制電路的藍(lán)寶石微波頻率源實(shí)施例。本實(shí)施例提供的一種藍(lán)寶石微波源，用于產(chǎn)生超高穩(wěn)定度及低噪聲的微波輸出信號，包括液氮容器1、真空室2、真空室密封蓋3、真空抽氣閥門4、藍(lán)寶石微波腔5、輸入微波接口6、輸出微波接口7、真空法蘭接口8、出腔埠9、入腔埠10、隔離器11、濾波器12、壓控移相器13、手動(dòng)移相器14、放大器15、外部定向耦合器16、壓控衰減器17、相位鎖定端口18、微波環(huán)形器19、相位功率探測器20、信號發(fā)生器21、鎖相電路模塊22、積分器電路模塊23。

所述微波環(huán)形器、相位功率探測器位于所述真空室內(nèi)部，所述信號發(fā)生器、鎖相電路模塊、積分器電路模塊位于所述液氮容器外部，用于對所述藍(lán)寶石微波頻率源由于外部溫度引起的相位波動(dòng)進(jìn)行控制；所述相位鎖定端口位于所述真空法蘭接口上；所述液氮容器內(nèi)液氮的液面與所述真空室密封蓋平行，所述液氮產(chǎn)生的低溫傳遞給所述真空室，所述真空室將低溫傳遞給所述藍(lán)寶石微波腔，所述藍(lán)寶石微波腔在液氮低溫環(huán)境下產(chǎn)生高q值的諧振信號。

所述藍(lán)寶石微波腔通過所述輸出微波接口輸出高q值的諧振信號；所述隔離器用于傳遞所述藍(lán)寶石微波腔產(chǎn)生的諧振信號；所述濾波器用于從所述隔離器輸出的諧振信號中濾波；所述壓控移相器接收濾波后的諧振信號；所述手動(dòng)移相器接收所述壓控移相器輸出的信號；所述放大器用于對所述手動(dòng)移相器輸出的信號進(jìn)行幅度放大；所述外部定向耦合器接收所述放大器輸出的信號，并輸出所述微波輸出信號；所述壓控衰減器接收所述外部定向耦合器輸出的信號；所述微波環(huán)形器通過所述入腔埠接收所述壓控衰減器輸出的信號，并輸出兩路信號，其中一路通過所述輸入微波接口傳遞給所述藍(lán)寶石微波腔；所述相位功率探測器接收所述微波環(huán)形器輸出的另一路信號，并輸出相位功率信號；所述信號發(fā)生器產(chǎn)生兩路相同的調(diào)制信號，分別為移相調(diào)制信號、鎖相調(diào)制信號；所述鎖相電路模塊接收所述鎖相調(diào)制信號作為參考信號，與通過所述相位鎖定端口接收的所述相位功率信號進(jìn)行鑒相，輸出鑒相信號；所述積分器電路模塊接收所述鑒相信號，輸出積分信號；所述壓控移相器根據(jù)接收到的所述移相調(diào)制信號、所述積分信號，對所述壓控移相器輸出的所述壓控移相信號進(jìn)行相位調(diào)節(jié)。

本發(fā)明外圍諧振電路增加了相位調(diào)節(jié)功能，能夠?qū)ν獠繙囟茸兓鸬南辔蛔兓M(jìn)行回調(diào)，提高了輸出頻率源信號的相位穩(wěn)定度，使整機(jī)的穩(wěn)定度指標(biāo)獲得提升。

圖4為一種包含幅度控制電路的藍(lán)寶石微波頻率源實(shí)施例。本實(shí)施例提供的一種藍(lán)寶石微波源，用于產(chǎn)生超高穩(wěn)定度及低噪聲的微波輸出信號，包括液氮容器1、真空室2、真空室密封蓋3、真空抽氣閥門4、藍(lán)寶石微波腔5、輸入微波接口6、輸出微波接口7、真空法蘭接口8、出腔埠9、入腔埠10、隔離器11、濾波器12、壓控移相器13、手動(dòng)移相器14、放大器15、外部定向耦合器16、壓控衰減器17、幅度穩(wěn)定端口24、內(nèi)部定向耦合器25、幅度功率探測器26、幅度控制電路模塊27。

所述幅度功率探測器、幅度控制電路模塊均位于所述液氮容器外部，用于對所述藍(lán)寶石微波頻率源由于外部溫度引起的幅度波動(dòng)進(jìn)行控制；所述幅度穩(wěn)定端口位于所述真空法蘭接口上；所述液氮容器內(nèi)液氮的液面與所述真空室密封蓋平行，所述液氮產(chǎn)生的低溫傳遞給所述真空室，所述真空室將低溫傳遞給所述藍(lán)寶石微波腔，所述藍(lán)寶石微波腔在液氮低溫環(huán)境下產(chǎn)生高q值的諧振信號。

所述藍(lán)寶石微波腔通過所述輸出微波接口輸出高q值的諧振信號；所述隔離器用于傳遞所述藍(lán)寶石微波腔產(chǎn)生的諧振信號；所述濾波器用于從所述隔離器輸出的諧振信號中濾波；所述壓控移相器接收濾波后的諧振信號；所述手動(dòng)移相器接收所述壓控移相器輸出的信號；所述放大器用于對所述手動(dòng)移相器輸出的信號進(jìn)行幅度放大；所述外部定向耦合器接收所述放大器輸出的信號，并輸出所述微波輸出信號；所述壓控衰減器接收所述外部定向耦合器輸出的信號；所述壓控衰減器輸出的信號通過所述輸入微波接口傳遞給所述藍(lán)寶石微波腔；所述內(nèi)部定向耦合器通過所述入腔埠接收所述壓控衰減器輸出的信號，并輸出兩路信號，其中一路通過所述輸入微波接口傳遞給所述藍(lán)寶石微波腔；所述幅度功率探測器接收所述內(nèi)部定向耦合器輸出的另一路信號，并輸出幅度功率信號；所述幅度控制電路模塊通過所述幅度穩(wěn)定端口接收所述幅度功率信號，并輸出所述幅度控制信號；所述壓控衰減器接收所述幅度控制信號，并對輸出的所述信號進(jìn)行幅度調(diào)節(jié)。

本發(fā)明外圍電路增加了幅度控制電路，增加了對所述藍(lán)寶石微波頻率源由于外部溫度引起的幅度波動(dòng)的控制功能，使整個(gè)系統(tǒng)的輸出功率波動(dòng)極小，減小幅度噪聲向相位噪聲的轉(zhuǎn)換。

圖5為一種包含幅度、相位控制電路的藍(lán)寶石微波頻率源實(shí)施例。本實(shí)施例提供的一種藍(lán)寶石微波源，用于產(chǎn)生超高穩(wěn)定度及低噪聲的微波輸出信號，包括液氮容器1、真空室2、真空室密封蓋3、真空抽氣閥門4、藍(lán)寶石微波腔5、輸入微波接口6、輸出微波接口7、真空法蘭接口8、出腔埠9、入腔埠10、隔離器11、濾波器12、壓控移相器13、手動(dòng)移相器14、放大器15、外部定向耦合器16、壓控衰減器17、相位鎖定端口18、微波環(huán)形器19、相位功率探測器20、信號發(fā)生器21、鎖相電路模塊22、積分器電路模塊23、幅度穩(wěn)定端口24、內(nèi)部定向耦合器25、幅度功率探測器26、幅度控制電路模塊27。

所述信號發(fā)生器、鎖相電路模塊、積分器電路模塊、幅度功率探測器、幅度控制電路模塊均位于所述液氮容器外部，用于對所述藍(lán)寶石微波頻率源由于外部溫度引起的相位、幅度波動(dòng)進(jìn)行控制；所述液氮容器內(nèi)液氮的液面與所述真空室密封蓋平行，所述液氮產(chǎn)生的低溫傳遞給所述真空室，所述真空室將低溫傳遞給所述藍(lán)寶石微波腔，所述藍(lán)寶石微波腔在液氮低溫環(huán)境下產(chǎn)生高q值的諧振信號。

所述藍(lán)寶石微波腔通過所述輸出微波接口輸出高q值的諧振信號；所述隔離器用于傳遞所述藍(lán)寶石微波腔產(chǎn)生的諧振信號；所述濾波器用于從所述隔離器輸出的諧振信號中濾波；所述壓控移相器接收濾波后的諧振信號；所述手動(dòng)移相器接收所述壓控移相器輸出的信號；所述放大器用于對所述手動(dòng)移相器輸出的信號進(jìn)行幅度放大；所述外部定向耦合器接收所述放大器輸出的信號，并輸出所述微波輸出信號；所述壓控衰減器接收所述外部定向耦合器輸出的信號；所述壓控衰減器輸出的信號通過所述輸入微波接口傳遞給所述藍(lán)寶石微波腔；所述內(nèi)部定向耦合器通過所述入腔埠接收所述壓控衰減器輸出的信號，并輸出兩路信號，所述幅度功率探測器接收所述內(nèi)部定向耦合器輸出的一路信號，并輸出幅度功率信號；所述幅度控制電路模塊通過所述幅度穩(wěn)定端口接收所述幅度功率信號，并輸出所述幅度控制信號；所述壓控衰減器接收所述幅度控制信號，并對輸出的所述信號進(jìn)行幅度調(diào)節(jié)；所述微波環(huán)形器接收所述內(nèi)部定向耦合器輸出的另一路信號，并輸出兩路信號，其中一路通過所述輸入微波接口傳遞給所述藍(lán)寶石微波腔；所述相位功率探測器接收所述微波環(huán)形器輸出的另一路信號，并輸出相位功率信號；所述信號發(fā)生器產(chǎn)生兩路相同的調(diào)制信號，分別為移相調(diào)制信號、鎖相調(diào)制信號；所述鎖相電路模塊接收所述鎖相調(diào)制信號作為參考信號，與通過所述相位鎖定端口接收的所述相位功率信號進(jìn)行鑒相，輸出鑒相信號；所述積分器電路模塊接收所述鑒相信號，輸出積分信號；所述壓控移相器根據(jù)接收到的所述移相調(diào)制信號、所述積分信號，對所述壓控移相器輸出的所述壓控移相信號進(jìn)行相位調(diào)節(jié)。

由于溫度波動(dòng)相位會(huì)發(fā)生變化，所述信號發(fā)生器、鎖相電路模塊、積分器電路模塊形成的環(huán)路能夠?qū)⑾辔坏牟▌?dòng)進(jìn)行壓控彌補(bǔ)，穩(wěn)定主環(huán)路的振蕩頻率；相位波動(dòng)時(shí)，主振蕩環(huán)路的功率也會(huì)發(fā)生變化，功率的變化會(huì)影響相位鎖定時(shí)產(chǎn)生的壓控電壓，所述幅度控制電路模塊可以將微波幅度的波動(dòng)穩(wěn)定在某個(gè)值。

需要說明的是，所述相位、幅度功率探測器為同型號的平方律檢波器，能夠?qū)ο鄳?yīng)的頻率直接進(jìn)行探測形成功率信號。

本發(fā)明外圍電路設(shè)有幅度和相位控制電路，對所述藍(lán)寶石微波頻率源由于外部溫度引起的幅度波動(dòng)和相位波動(dòng)實(shí)現(xiàn)了誤差回調(diào)，使整個(gè)系統(tǒng)的輸出功率波動(dòng)極小，減小幅度噪聲向相位噪聲的轉(zhuǎn)換，提升了整機(jī)的穩(wěn)定度。

圖6為一種藍(lán)寶石微波頻率源控制方法實(shí)施例流程圖。本實(shí)施例提供一種藍(lán)寶石微波頻率源控制方法，包括以下步驟：

步驟101、開啟所述真空抽氣閥門，對所述真空室進(jìn)行真空制備，完成真空制備后，關(guān)閉所述真空抽氣閥門。

在步驟101中，當(dāng)所述真空室內(nèi)的真空度達(dá)到1e-5pa時(shí)，關(guān)閉所述真空抽氣閥門，停止真空制備。

步驟102、將液氮倒入所述液氮容器內(nèi)直至液面與所述真空室密封蓋平行。

步驟103、等待所述真空室內(nèi)溫度平衡，并不斷補(bǔ)充液氮使其液面與所述真空室密封蓋平行。

在步驟103中，所述真空室內(nèi)溫度平衡的時(shí)間一般為12小時(shí)，所述補(bǔ)充液氮的條件為，所述液氮容器內(nèi)的液氮液面降至所述真空室的1/2處及以下。

步驟104、真空室內(nèi)溫度平衡時(shí)，對外圍諧振電路加電，所述外圍電路為所述隔離器、濾波器、壓控移相器、手動(dòng)移相器、放大器、外部定向耦合器、壓控衰減器組成的電路。

在步驟104中，所述真空室內(nèi)溫度平衡時(shí)液氮的溫度為77k，所述藍(lán)寶石微波腔的頻率可以設(shè)定，以9.2ghz的藍(lán)寶石微波腔為例，所述9.2ghz頻率的藍(lán)寶石微波腔在77k能夠達(dá)到優(yōu)于4e7的有載q值。

對所述外圍電路加電后，所述藍(lán)寶石微波腔通過所述輸出微波接口輸出高q值諧振信號；所述隔離器用于傳遞所述藍(lán)寶石微波腔產(chǎn)生的諧振信號；所述濾波器用于從所述隔離器輸出的諧振信號中濾波；所述壓控移相器接收濾波后的諧振信號；所述手動(dòng)移相器接收所述壓控移相器輸出的信號；所述放大器用于對所述手動(dòng)移相器輸出的信號進(jìn)行幅度放大；所述外部定向耦合器接收所述放大器輸出的信號，并輸出所述微波輸出信號；所述壓控衰減器接收所述外部定向耦合器輸出的信號；所述壓控衰減器輸出的信號通過所述輸入微波接口傳遞給所述藍(lán)寶石微波腔。

步驟105、通過所述外部定向耦合器輸出微波頻率源信號。

本發(fā)明實(shí)施例通過外圍諧振電路對藍(lán)寶石微波腔進(jìn)行正激勵(lì)，獲得極高q值的頻率源信號，具有結(jié)構(gòu)簡單、操作容易、性價(jià)比高的優(yōu)點(diǎn)。

圖7為一種包含相位控制的藍(lán)寶石微波頻率源控制方法流程圖。

步驟101、開啟所述真空抽氣閥門，對所述真空室進(jìn)行真空制備，完成真空制備后，關(guān)閉所述真空抽氣閥門。

步驟102、將液氮倒入所述液氮容器內(nèi)直至液面與所述真空室密封蓋平行。

步驟103、等待所述真空室內(nèi)溫度平衡，并不斷補(bǔ)充液氮使其液面與所述真空室密封蓋平行。

步驟104、真空室內(nèi)溫度平衡時(shí)，對外圍諧振電路加電，所述外圍電路為所述隔離器、濾波器、壓控移相器、手動(dòng)移相器、放大器、外部定向耦合器、壓控衰減器組成的電路。

在步驟104中，對所述外圍電路加電后，所述藍(lán)寶石微波腔通過所述輸出微波接口輸出高q值的諧振信號；所述隔離器用于傳遞所述藍(lán)寶石微波腔產(chǎn)生的諧振信號；所述濾波器用于從所述隔離器輸出的諧振信號中濾波；所述壓控移相器接收濾波后的諧振信號；所述手動(dòng)移相器接收所述壓控移相器輸出的信號；所述放大器用于對所述手動(dòng)移相器輸出的信號進(jìn)行幅度放大；所述外部定向耦合器接收所述放大器輸出的信號，并輸出所述微波輸出信號；所述壓控衰減器接收所述外部定向耦合器輸出的信號；所述微波環(huán)形器通過所述入腔埠接收所述壓控衰減器輸出的信號，并輸出兩路信號，其中一路通過所述輸入微波接口傳遞給所述藍(lán)寶石微波腔，形成自由振蕩回路。

步驟106、對所述信號發(fā)生器、鎖相電路模塊、積分器電路模塊加電。

在步驟106中，所述相位功率探測器接收所述微波環(huán)形器輸出的另一路信號，并輸出相位功率信號；所述信號發(fā)生器產(chǎn)生兩路相同的調(diào)制信號，分別為移相調(diào)制信號、鎖相調(diào)制信號；所述鎖相電路模塊接收所述鎖相調(diào)制信號作為參考信號，與通過所述相位鎖定端口接收的所述相位功率信號進(jìn)行鑒相，輸出鑒相信號；所述積分器電路模塊接收所述鑒相信號，輸出積分信號；所述壓控移相器根據(jù)接收到的所述移相調(diào)制信號、所述積分信號，對所述壓控移相器輸出的所述壓控移相信號進(jìn)行相位調(diào)節(jié)。

步驟107、調(diào)節(jié)所述壓控移相器、手動(dòng)移相器、信號發(fā)生器、鎖相電路模塊。

在步驟107中，首先調(diào)節(jié)所述壓控移相器參數(shù)，然后調(diào)節(jié)所述手動(dòng)移相器參數(shù)，調(diào)節(jié)所述信號發(fā)生器、鎖相電路模塊，包括調(diào)節(jié)所述信號發(fā)生器的輸出頻率，所述鎖相電路模塊的敏感度、增益。

在步驟107中，調(diào)節(jié)所述壓控移相器參數(shù)，然后調(diào)節(jié)所述手動(dòng)移相器參數(shù)至所述外部定向耦合器輸出的微波頻率源信號滿足相位穩(wěn)定條件，優(yōu)選地，當(dāng)壓控移相器經(jīng)過調(diào)節(jié)后的輸出信號滿足相位穩(wěn)定條件時(shí)，可以不調(diào)節(jié)所述手動(dòng)移相器的參數(shù)。

在步驟107中，調(diào)節(jié)所述信號發(fā)生器、鎖相電路模塊參數(shù)應(yīng)使所述外部定向耦合器輸出的微波頻率源信號的指標(biāo)最佳。

步驟108、通過所述外部定向耦合器輸出微波頻率源信號。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種包含相位控制電路的藍(lán)寶石微波頻率源控制方法，能夠?qū)ν獠繙囟茸兓鸬南辔蛔兓M(jìn)行回調(diào)，提高了輸出頻率源信號的相位穩(wěn)定度，使整機(jī)的穩(wěn)定度指標(biāo)獲得提升。

圖8為一種包含幅度控制的藍(lán)寶石微波頻率源控制方法流程圖。

步驟101、開啟所述真空抽氣閥門，對所述真空室進(jìn)行真空制備，完成真空制備后，關(guān)閉所述真空抽氣閥門。

步驟102、將液氮倒入所述液氮容器內(nèi)直至液面與所述真空室密封蓋平行。

步驟103、等待所述真空室內(nèi)溫度平衡，并不斷補(bǔ)充液氮使其液面與所述真空室密封蓋平行。

步驟104、真空室內(nèi)溫度平衡時(shí)，對外圍諧振電路加電，所述外圍電路為所述隔離器、濾波器、壓控移相器、手動(dòng)移相器、放大器、外部定向耦合器、壓控衰減器組成的電路。

在步驟104中，對所述外圍電路加電后，所述藍(lán)寶石微波腔通過所述輸出微波接口輸出諧振信號；所述隔離器用于傳遞所述藍(lán)寶石微波腔產(chǎn)生的諧振信號；所述濾波器用于從所述隔離器輸出的諧振信號中濾波；所述壓控移相器接收濾波后的諧振信號；所述手動(dòng)移相器接收所述壓控移相器輸出的信號；所述放大器用于對所述手動(dòng)移相器輸出的信號進(jìn)行幅度放大；所述外部定向耦合器接收所述放大器輸出的信號，并輸出所述微波輸出信號；所述壓控衰減器接收所述外部定向耦合器輸出的信號；所述內(nèi)部定向耦合器通過所述入腔埠接收所述壓控衰減器輸出的所述信號，并輸出兩路信號，其中一路通過所述輸入微波接口傳遞給所述藍(lán)寶石微波腔，形成自由振蕩回路。

步驟109、對所述幅度控制電路模塊加電。

在步驟109中，所述幅度功率探測器接收所述內(nèi)部定向耦合器輸出的另一路信號，并輸出幅度功率信號；所述幅度控制電路模塊通過所述幅度穩(wěn)定端口接收所述幅度功率信號，并輸出所述幅度控制信號；所述壓控衰減器接收所述幅度控制信號，并對輸出的所述信號進(jìn)行幅度調(diào)節(jié)。

步驟110、調(diào)節(jié)所述壓控移相器、手動(dòng)移相器、幅度控制電路模塊。

在步驟110中，首先調(diào)節(jié)所述壓控移相器參數(shù)，然后調(diào)節(jié)所述手動(dòng)移相器參數(shù)，調(diào)節(jié)所述幅度控制電路模塊參數(shù)包括調(diào)節(jié)所述幅度控制電路模塊電壓；調(diào)節(jié)所述幅度控制電路模塊參數(shù)應(yīng)使所述外部定向耦合器輸出的微波頻率源信號的指標(biāo)最佳。

步驟111、通過所述外部定向耦合器輸出微波頻率源信號。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種包含幅度控制的藍(lán)寶石微波頻率源控制方法，增加了對所述藍(lán)寶石微波頻率源由于外部溫度引起的幅度波動(dòng)的控制功能，使整個(gè)系統(tǒng)的輸出功率波動(dòng)極小，減小幅度噪聲向相位噪聲的轉(zhuǎn)換。

圖9為一種包含相位、幅度控制的藍(lán)寶石微波頻率源控制方法流程圖。

步驟101、開啟所述真空抽氣閥門，對所述真空室進(jìn)行真空制備，完成真空制備后，關(guān)閉所述真空抽氣閥門。

步驟102、將液氮倒入所述液氮容器內(nèi)直至液面與所述真空室密封蓋平行。

步驟103、等待所述真空室內(nèi)溫度平衡，并不斷補(bǔ)充液氮使其液面與所述真空室密封蓋平行。

步驟104、真空室內(nèi)溫度平衡時(shí)，對外圍諧振電路加電，所述外圍電路為所述隔離器、濾波器、壓控移相器、手動(dòng)移相器、放大器、外部定向耦合器、壓控衰減器組成的電路。

在步驟104中，對所述外圍電路加電后，所述藍(lán)寶石微波腔通過所述輸出微波接口輸出諧振信號；所述隔離器用于傳遞所述藍(lán)寶石微波腔產(chǎn)生的諧振信號；所述濾波器用于從所述隔離器輸出的諧振信號中濾波；所述壓控移相器接收濾波后的諧振信號；所述手動(dòng)移相器接收所述壓控移相器輸出的信號；所述放大器用于對所述手動(dòng)移相器輸出的信號進(jìn)行幅度放大；所述外部定向耦合器接收所述放大器輸出的信號，并輸出所述微波輸出信號；所述壓控衰減器接收所述外部定向耦合器輸出的信號；所述內(nèi)部定向耦合器通過所述入腔埠接收所述壓控衰減器輸出的所述信號，并輸出兩路信號。

步驟112、對所述信號發(fā)生器、鎖相電路模塊、積分器電路模塊、幅度控制電路模塊加電。

在步驟112中，所述幅度功率探測器接收所述內(nèi)部定向耦合器輸出的一路信號，并輸出幅度功率信號；所述幅度控制電路模塊通過所述幅度穩(wěn)定端口接收所述幅度功率信號，并輸出所述幅度控制信號；所述壓控衰減器接收所述幅度控制信號，并對輸出的所述信號進(jìn)行幅度調(diào)節(jié)；所述微波環(huán)形器接收所述內(nèi)部定向耦合器輸出的另一路信號，并輸出兩路信號，其中一路通過所述輸入微波接口傳遞給所述藍(lán)寶石微波腔；所述相位功率探測器接收所述微波環(huán)形器輸出的另一路信號，并輸出相位功率信號；所述信號發(fā)生器產(chǎn)生兩路相同的調(diào)制信號，分別為移相調(diào)制信號、鎖相調(diào)制信號；所述鎖相電路模塊接收所述鎖相調(diào)制信號作為參考信號，與通過所述相位鎖定端口接收的所述相位功率信號進(jìn)行鑒相，輸出鑒相信號；所述積分器電路模塊接收所述鑒相信號，輸出積分信號；所述壓控移相器根據(jù)接收到的所述移相調(diào)制信號、所述積分信號，對所述壓控移相器輸出的所述壓控移相信號進(jìn)行相位調(diào)節(jié)。

步驟113、調(diào)節(jié)所述壓控移相器、手動(dòng)移相器、信號發(fā)生器、鎖相電路模塊、幅度控制電路模塊。

在步驟113中，首先調(diào)節(jié)所述壓控移相器參數(shù)，然后調(diào)節(jié)所述手動(dòng)移相器參數(shù)，調(diào)節(jié)所述信號發(fā)生器、鎖相電路模塊，包括調(diào)節(jié)所述信號發(fā)生器的輸出頻率，所述鎖相電路模塊的敏感度、增益，調(diào)節(jié)所述幅度控制電路模塊參數(shù)包括調(diào)節(jié)所述幅度控制電路模塊電壓。

在步驟113中，調(diào)節(jié)所述壓控移相器參數(shù)，然后調(diào)節(jié)所述手動(dòng)移相器參數(shù)至所述外部定向耦合器輸出的微波頻率源信號滿足相位穩(wěn)定條件，優(yōu)選地，當(dāng)壓控移相器經(jīng)過調(diào)節(jié)后的輸出信號滿足相位穩(wěn)定條件時(shí)，可以不調(diào)節(jié)所述手動(dòng)移相器的參數(shù)。

在步驟113中，調(diào)節(jié)所述信號發(fā)生器、鎖相電路模塊、幅度控制電路模塊參數(shù)應(yīng)使所述外部定向耦合器輸出的微波頻率源信號的指標(biāo)最佳。

步驟114、通過所述外部定向耦合器輸出微波頻率源信號。

在步驟114中，所述外部定向耦合器輸出的微波頻率源信號指標(biāo)最佳，且與所述藍(lán)寶石微波腔的頻率一致。

以9.2g藍(lán)寶石微波腔為例，本方法輸出的頻率源信號穩(wěn)定度為5e-14@1s，-80dbc/hz@1hz。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種包含相位、幅度控制的藍(lán)寶石微波頻率源控制方法，對所述藍(lán)寶石微波頻率源由于外部溫度引起的幅度波動(dòng)和相位波動(dòng)實(shí)現(xiàn)了誤差回調(diào)，使整個(gè)系統(tǒng)的輸出功率波動(dòng)極小，減小幅度噪聲向相位噪聲的轉(zhuǎn)換，提升了整機(jī)的穩(wěn)定度。

需要說明的是，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、商品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、商品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、商品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原理之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。