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频率源是雷达和现代通信系统的关键部件,它是整个通信系统信号脉动的起源和基准,而振荡器作为频率源的核心部件,它的性能对整个通信系统的影响很大。随着电子系统的不断发展与进步,对振荡器提出了尺寸小、相噪低、可靠性高的要求。而新型的基片集成波导(SIW)谐振腔不仅能够实现很小的尺寸还具有较高的品质因数,把它用于振荡器的设计中,不仅起到了理论验证的作用并且具有很高的研究价值。本文首先详细总结了SIW振荡器近几年国内外的研究动态,然后深入分析了反馈式振荡器和负阻式振荡器的工作原理,阐述了频率稳定度和相位噪声的产生原因和影响因素,随后又重点分析了SIW结构的传输特性,描述了折叠SIW结构截止频率与中间金属层开槽间隙之间的关系,归纳总结了SIW与传输线之间的过渡方式,简要分析了SIW谐振腔的谐振模式和频率特性,并简要介绍了叠层SIW谐振腔。接着仿真对比了L型槽SIW谐振腔、C型槽SIW谐振腔和双L型SIW谐振腔对传统单层SIW谐振腔的小型化程度,发现C型槽SIW谐振腔在面积相同的情况下能够把谐振频率降到最低,而且它能够通过改变中间层短边槽的长度来连续调节谐振频率。在此基础上,设计和仿真了四种叠层SIW结构的耦合方式,并经过对比分析发现探针面积越大,谐振腔与上层电路之间的耦合越强,而且电压探针的面积对耦合强度的影响很大,电流探针的面积大小只略微影响耦合强度。在此基础上,通过这四种耦合方式在C型槽SIW谐振腔之上再叠加一层有源电路设计出四种叠层SIW压控振荡器。并重点介绍了这四种振荡器的原理图和PCB的设计和制作,分析了原理图中各部分电路的原理和功能,包括器件的选型、偏置电路的设计、负阻电路的设计以及电源的降噪处理和衰减网络的设计。最后对每种振荡器分别进行了仿真和实际测试,并进行对比分析和归纳总结。本文设计的S波段叠层SIW压控振荡器通过两种方式来实现小型化,一是采用小型化程度高的C型槽SIW谐振腔,二是将有源电路部分完全叠加在谐振腔上进一步减小面积。最后制作出来的四种压控振荡器尺寸均为10mm×10mm,输出频率分别为3.484~3.55GHz、3.50~3.526GHz、3.48~3.497GHz、3.457~3.478GHz,在频偏100kHz时的相位噪声依次为-100.18dBc/Hz、-111.11dBc/Hz、-114.42dBc/Hz、-112.66dBc/Hz。