C波段介质振荡器的研究与设计
3 DRO仿真电路设计
3．1 静态偏置电路
在进行设计之前，必须选择合适的场效应管并给其提供合适的直流偏置。在ADS元件库中找到各器件模型，利用直流仿真器确定场效应管的配置电路。
3．2 负阻电路
在设计偏置电路之后，将场效应管构建为一个漏极容性反馈电路。负阻部件是通过DR同时与栅极和漏极的两根微带线进行耦合，对GaAs FET进行漏极电容性反馈实现的。仿真电路采用单电源设置FET的Vds和Id。在漏极加入负阻器件使FET产生负阻，可以通过晶体管的栅极的反射系数幅度来确定，使S(1，1)的幅值大于1，通常要大于1．2，此时场效应管的源极输出端接50 Ω的负载阻抗。加入反馈网络后，晶体管满足了不稳定条件，然后通过其不稳定区域来设计输入输出匹配网络，进行最优化设计，至此负阻部件的设计完成。
3．3 完整电路
将介质谐振器与负阻部件通过OSC_PORT相连接便构成了振荡器的完整电路，在所期望的振荡频率上以下两个条件同时需要得到满足：
1)存在剩余负阻；
2)总电抗为零。
剩余负阻是振荡器建立振荡器的需要，当负载获得振荡电路最大功率输出时，负载实部阻抗应为负阻器件实部阻抗的三分之一。在仿真过程中，使用ADS中的S参数仿真器得到电路的输入阻抗。在实际电路的设计过程中，还需要调整介质谐振器与振荡场效应管的正确位置。给部件建立模型时必须注意它们的寄生参数会使得最终的振荡器特性的寄生响应增加，例如3次谐波对最终振荡电路的影响，然而通过精细设计这些网络与部件的参数，最终振荡电路的性能不会受到很大的影响。
利用ADS软件的谐波平衡分析方法，可以得到以下的仿真结果：在5．9GHz的频率上，其输出功率超过9dBm，相位噪声为-125dBc／Hz@10k Hz，-145dBc／Hz@100kHz。
4 设计实例
在本设计中，基板板材介电常数9．6，FET选择采用三菱公司的场效应管MGF1801进行设计，通过偏置使其工作在Vds=6 V，Id=100 mA的工作点上。不加介质块时，应不产生振荡或者振荡频率远离所需振荡频率；加上介质块后，盖上谐振腔盖板后，调节螺杆，如果螺杆向下旋进时频率增加，则说明介质块的谐振频率牵引住了电路的自激频率，此时可以调整到所需振荡频率，如果螺杆向下旋进时频率减小或时增时减，则说明介质块的谐振频率没有牵引住电路的自激频率，应调整介质块的位置：当调至所需频率后，再看频率是否稳定，此时振荡频率应在所需频率处有小范围地上下浮动。通过调试可以得到以下的测试结果：图5所示为并联反馈型结构DRO的实物图，图6所示为DRO的输出功率测试结果和100 kHZ时的相位噪声测试结果。在5．9 GHz的频率上，其输出功率超过10 dBm，相位噪声为-100 dBc／Hz@10 kHz，-124dBc／ Hz@100kHz，频率稳定度为8．4×10-6。本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/155243.htm
5 结束语
在负阻原理的基础上，利用HFSS和ADS软件设计实现了一款频率为5．9GHz的介质振荡器，其性能良好，实验结果达到了设计要求。与传统的等效电路设计方法相比，该方法更为快捷、简单，该形式的振荡器简单、便于调试，对于雷达接收机本振的设计具有重要的参考价值。
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