L波段宽带低相噪VCO的设计与制作
0 引言
随着近几年无线通信的发展，各种通信系统对VCO的调谐带宽和相位噪声提出了更高的要求。基于薄膜工艺的LC集成压控振荡器有很高的可靠性，但实现不了高Q值的片上电感，因此这种VCO的相位噪声较差。基于PCB工艺的表贴VCO有更好的相位噪声性能，但由于宽带电路匹配困难，电路工作状态不太稳定，国内尚没有成熟的能够覆盖L波段的VCO产品面世。国外各大射频器件厂商已经开发出了多款L波段宽带的VCO，其相位噪声在偏离载频10 kHz时为一100 dBc／Hz左右。本文基于一种新的电路结构，成功实现了L波段系列宽带VCO，其工作状态稳定，电性能指标优良。
随着近几年无线通信的发展，各种通信系统对VCO的调谐带宽和相位噪声提出了更高的要求。基于薄膜工艺的LC集成压控振荡器有很高的可靠性，但实现不了高Q值的片上电感，因此这种VCO的相位噪声较差。基于PCB工艺的表贴VCO有更好的相位噪声性能，但由于宽带电路匹配困难，电路工作状态不太稳定，国内尚没有成熟的能够覆盖L波段的VCO产品面世。国外各大射频器件厂商已经开发出了多款L波段宽带的VCO，其相位噪声在偏离载频10 kHz时为一100 dBc／Hz左右。本文基于一种新的电路结构，成功实现了L波段系列宽带VCO，其工作状态稳定，电性能指标优良。
1 负阻振荡器工作原理
集成宽带压控振荡器电路通常基于双端口负阻振荡原理，为变容二极管调谐的LC振荡器，它由具有负阻特性的微波固态器件和适当的外电路与之配合所组成，通过电路与固态器件之间的相互作用，把直流电源的功率转换成微波功率，其原理框图如图l所示。
双端口负阻电路的振荡条件为
式中D=S11S22一S12S21。
2 电路设计
2．1 宽带电路设计
传统的宽带VCO大多采用共基极电路组态，而选用基极射极双端调谐方式可以获得更快的调谐灵敏度，在合理的电调范围内实现了稳定的超倍频程的工作带宽。如果在反馈支路中，引入一变容管则可以进一步改善宽频带范围内匹配状况。同时，在振荡管的集电极引入一小电容直接到地，通过调整此电容的值来进一步调整振荡管的输出匹配状态，使VCO获得稳定的超倍频程工作带宽。整个电路的基本拓扑结构如图2所示。
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