基频高达20GHz的宽带YIG振荡器

微波频率的产生需要借助于许多奇异的结构，其中包括Gunn二极管、电介质谐振器以及小心切削的石英晶体片。但或许没有哪种谐振器制造方法像基于放置在加有电磁场的空腔内的钇铁石榴石(YIG)球微波源那样吹毛求疵。经过对该技术的多年潜心研究，MICRO Lambda Wireless公司的工程师们终于开发出迄今为止性能最高的YIG振荡器：可连续调节，基频频率范围在2到18GHz之间和2到20GHz之间的MLXB超宽带系列振荡器，采用频带切换方式，基频频率范围在2到18GHz之间和2到20GHz之间的MLXS-T系列宽带振荡器。

宽带YIG振荡器在许多系统中得到了应用，如在接收器和频谱分析仪中用作本地振荡器(LO)、在频率合成器中用作微波源，以及在反恐怖仿真器和宽带电子战系统中用作信号发生器。

组装YIG振荡器需要技巧和时间，但其出色的低噪声性能值得付出努力。YIG振荡器是通过把微小的YIG球准确地放在电磁铁气隙中形成的。在设计合理的YIG振荡器中，电磁场场强是外加电流的线性函数，进而决定最终的YIG振荡器的调谐行为。导线环把来自电磁铁的能量耦合到球上；类似地，耦合环提取YIG球产生的谐振能量，进而产生YIG振荡器的输出频率。与YIG球产生谐振的储能电路根据电磁铁的线圈和球本身的要求进行设计。为了产生高品质输出信号，该电路的设计具有高无负载品质因数(Q)。

为了产生满足前述诸应用的输出电平要求，YIG振荡器包含一些用来提升最终输出的信号电平的晶体管。对于这个功能，过去常常选用双极晶体管，但随着YIG振荡源频率的不断增高(达到20GHz以上)人们开始使用GaAs场效应管，最近，为利用这些器件卓越的低噪声性能，开始使用硅锗(SiGe)晶体管。在一些情况下，人们使用单片微波集成电路(MMIC)放大器替代过去使用的分立器件电路来提升输出级电平。

YIG振荡器中的主线圈负责频率调谐，但在产生频率调制(FM)或使输出频率稳定到外部参考源(如在PLL振荡器或合成器中)时，次线圈也是需要的。与主线圈一样，FM线圈是由电流调谐的。为了能与现代PLL集成电路一起工作，FM环应具有产生宽带调制频偏的能力并具有足够高的调谐灵敏度。

事实上，市场上以前就提供宽带YIG振荡器，但它们都没有基频输出。有几家制造商，通过把较低频率的基音YIG振荡器与频率乘法器和宽带输出放大器集成在标准的柱状YIG封装中，获得了最高为18或20GHz的输出频率。MLXB超宽带系列YIG振荡器(图1)和MLXST系列频带切换YIG振荡器(图2)提供基频输出但不使用乘法器。

MLXB超宽带系列YIG振荡器目前有四款产品，其中两款的频率范围为2-18GHz，另两款的频率范围为2-20GHz(表1)。较低频率的两款产品在整个频率范围内的输出功率不低于+13 dBm，而较高频率的两款产品在整个频率范围内的输出功率不低于+12dBm；在整个带宽调谐范围内，所有这四款产品的输出功率平坦度均在±3dB之内。这四款YIG振荡器从+15VDC电源获得最大100mA电流，从+5VDC电源获得20mA电流，另外，它们都使用+24VDC电源(变化范围为±4V,最大电涌电流为250 mA，稳态电流为25mA)为YIG源的内部加热器电路供电。