[实用新型]一种倍频带低相噪的压控振荡器及信号发生装置

说明书

本实用新型公开了一种倍频带低相噪的压控振荡器及信号发生装置，属于电路设计技术领域，耦合谐振腔网络，包括第一耦合谐振器、第二耦合谐振器，第一耦合谐振器、第二耦合谐振器在调谐电压控制下产生不同谐振频率信号；晶体管，晶体管的发射极分别连接至第一耦合谐振器、第二耦合谐振器的输出端，用于放大谐振频率信号；宽带负阻网络，与晶体管基极连接，用于在调谐频带上产生均匀或恒定的负阻。本实用新型耦合谐振腔网络提供需要的振荡频率，负阻网络与晶体管的基级耦合，提供了在整个通频带内均匀变化的负阻阻值，从而保证VCO能够在整个S波段都能维持稳定振荡的同时保持良好的噪声性能。

技术领域

本实用新型涉及电路设计技术领域，尤其涉及一种倍频带低相噪的压控振荡器及信号发生装置。

背景技术

压控振荡器(VCO)指输出频率与输入控制电压有对应关系的振荡电路，输出信号的大小取决于压控振荡器电路的设计，工作频率由提供输入信号的谐振器决定；时钟产生和时钟恢复电路通常使用锁相环(PLL)内的VCO作为外部参考生成时钟，因此，VCO对锁相环的性能至关重要。锁相环在无线网络中尤为重要，因为其使通信设备能够快速锁定通信所传输的载波频率。

压控振荡器的动态工作范围和噪声性能可能会限制或影响锁相环本身的性能，进而影响具备锁相环的器件的性能，例如射频收发器、手机、调制解调器卡等设备性能均会受压控振荡器性能的影响。VCO的宽带可调性是VCO设计中要考虑的最基本的性能之一，与所使用的技术和拓扑结构有关。谐振腔的动态时间平均品质因子(Q因子，一般与VCO的工作频率范围成反比)以及调谐二极管的噪声影响压控振荡器的噪声性能。

当前射频技术的发展对VCO设计提出了更高的要求：低相位噪声、低功耗和宽频率调谐范围尽管VCO技术不断改进，但低相位噪声通常仍然是一个瓶颈，现有技术主要存在以下缺陷和不足：

1.从调谐带宽来看，现有基于LC谐振器的VCO还未有调谐范围覆盖整个S 波段的，而基于YIG谐振器的VCO虽然能达到较宽的调谐范围，但成本高且体积大，对于当今小型化的需求存在一定弊端；

2.从相噪来看，如今工作在S波段附近，带宽较宽的VCO的相噪水平普遍在-80dBc/Hz@10kHz左右，相噪水平仍待提高。

综上，一种倍频带、低相噪的压控振荡器的实用新型就显得很有必要。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的问题，提供了一种倍频带低相噪的压控振荡器及信号发生装置。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种倍频带低相噪的压控振荡器，所述压控振荡器包括耦合谐振腔网络、石英晶体即晶体管和宽带负阻网络。

其中，耦合谐振腔网络包括第一耦合谐振器、第二耦合谐振器，第一耦合谐振器、第二耦合谐振器在调谐电压控制下产生不同谐振频率信号。具体地，调谐电压由输出电压可调的电源模块或装置提供，其取值为0V-20V。两个耦合谐振器用于产生谐振频率，可以为LC振荡器、RC振荡器等，且在不同调谐电压激励下会产生不同的谐振频率。优选地，第一耦合谐振器、第二耦合谐振器采用相同谐振器，在相同调谐电压激励下产生相同的谐振频率。

晶体管的发射极分别连接至第一耦合谐振器、第二耦合谐振器的输出端，用于放大谐振频率信号，VCO工作频率由晶体管的集电极输出。具体地，本实用新型VCO选用并行发射极晶体管进行放大，两个完全一致的调谐网络(耦合谐振器)耦合到并行发射极晶体管的两个发射极，两个等幅反相的振荡频率对奇数模进行抑制，偶次模进行叠加，可以实现输出频率在基频的两倍范围内可调，增加了调谐频率的范围。

宽带负阻网络，与晶体管基极连接，用于在谐振腔的整个通频带保持恒定的电阻，具体地，在通过调谐电压改变耦合谐振腔网络的振荡频率从而改变VCO 工作频率的同时，负阻网络在调谐频带上产生均匀或恒定的负阻，从而保证VCO 能够在整个S波段都能维持稳定振荡的同时保持良好的噪声性能。