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多模无线电的基本原理是，只使用一个发送/接收信号处理链同时处理两个或更多个不同频率的信号。图4显示了一个双频段、2.4GHz/5GHz WLAN收发器系统的频率规划。它利用频率合成器中带二分频器的单个8GHz VCO产生4GHz信号，接着使用四分频器获得1GHz信号。这些同步（I）和正交（Q）信号在正交单边带（SSB）混频器中混频产生5GHz信号，然后再经过进一步分频得到2.4GHz信号。


图4：这种频率规划将从单个8GHz VCO产生多个WLAN信号。

这种方法需要多个缓冲器、分频器和滤波器电路，才能产生双频段WLAN无线电设备所需的信号。也可以从更低频率的信号着手通过增加倍频器来产生多个信号。但在使用正交频率转换器的情况下，倍频很少用于最后一级频率转换，因为在更高的频率处理差分输出有很大的难度。

传统的单路输出振荡器产生的是周期性波形，这种波形实质上是一个基频加上其谐波信号分量。基于更高阶谐振器的可调谐振荡器可以提供多种振荡模式，并能单独或同时产生多个独立的频率。

单输出可调谐振荡器是设计多频段振荡器的一个良好开端。单频可调谐宽带振荡器利用经过变容二极管调谐的二阶谐振器网络来产生特定频率的信号。它会采用一个有源器件（如双极晶体管）与并联或串联的电感电容（LC）谐振调谐电路相端接。并联LC谐振器网络具有一个较大的并联电阻（或反谐振），而串联LC谐振器网络提供较小的串联电阻（或谐振）。这种设计的性能将不可避免地受到晶体管能力、其封装的电气特性以及在宽频范围内调谐振荡器所需的电容大范围变化的限制。

多模多频振荡器要求的不只是一个简单的并联LC网络和一个有源器件。可以产生两个并发频率的振荡器电路，必须能够在两个截然不同的频率点同时提供负的电阻值，更高阶的谐振器就是用于这个目的。谐振器的阶数取决于期望的不同频率信号/频段数量。虽然一个简单的二阶谐振器网络只产生一个频率，但一个四阶谐振器网络可以产生两个并发的频率。

设计这种振荡器的技巧，是需要了解支持多个独立频段所需的负电阻值，这方面的信息可以通过执行网络分析找到。这类分析可以形成图1所示的多模多频振荡器设计。专利待批的多频振荡器采用基于超材料的四阶谐振器（图5）。


图5：多频振荡器采用了基于超材料的更高阶谐振器。

带高阶(2)谐振器的振荡器，可以实现多个稳定的振荡模式，并产生多个谐振频率。借助合适的非线性有源电路拓扑和必要的谐振器元件值，更高阶振荡器可以提供多于一个的谐振频率。例如，具有四阶谐振器的可调谐振荡器，可以单独或同时产生两个截然不同的频率ω1和ω2(图6)。这种振荡器可以通过在振荡器晶体管(比如双极晶体管)基极综合两个不同值电感组装而成，从而创造同时持续振荡所需的条件。

图6：带四阶谐振器的振荡器可以产生多个同时输出信号。

关键词： 无线通信 VCO 多频多模 振荡器