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一种中心频率可调的VCO电路设计
邢立冬;蒋林
【期刊名称】《微电子学与计算机》
【年(卷),期】2011(28)4
【摘要】采用0．18μmCMOS工艺设计了一种用于高速锁相环系统的压控振荡（VCO）电路，该电路的中心频率可根据需要进行调节．电路采用
SMIC0．18μm工艺模型，使用Cadence的Spectre工具进行了仿真，仿真结果表明，该电路可工作在2．125-3．125GHz范围内，在5MHz频偏处的相位噪声为～105dBc／Hz．
【总页数】5页(P21-25)
【关键词】锁相环;压控振荡器;中心频率;相位噪声
【作者】邢立冬;蒋林
【作者单位】西安邮电学院微电子系;西安电子科技大学微电子学院
【正文语种】中文
【中图分类】TN402
【相关文献】
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5.一种快速高分辨率的VCO频率校准技术 [J], 蔡青松;杨中;贾晓云;乔树山;樊晓华因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
微带压控振荡器设计与仿真蒋本林(中国工程物理研究院电子工程研究所，四川绵阳621900)摘要：介绍了S波段微带压控振荡器的设计方法，并使用微波仿真软件Serenade8.5对振荡器进行仿真分析，给出了仿真和实际电路的结果。
关键词：微带压控振荡器；调谐电路；设计；仿真一、振荡器原理分析一定电路组态下的微波晶体管，可视为一个二端口网络，在适当端接下，由于其非线性负阻特性，构成双端口负阻振荡器［１］。
为了产生并维持振荡，振荡回路必须形成负阻，即散射参数S11和S22均应大于1，稳定系数k＜1，利用电路的潜在不稳定性，振荡器就能满足振荡条件，产生自激振荡。
1.振荡条件一个双端口负阻振荡器等效网络如图1，它包含晶体三极管、谐振网络和输出匹配网络。
晶体三极管的散射矩阵［S］用S11、S12、S21、S22表示，设2个端口上联接的传输线特性阻抗都为Z0，线长都为零，其输入阻抗为Ｚm=Rin＋jXin，输入端反射系数为Γ1，看向谐振网络的阻抗为Ｚg=Rg＋jＸg,相应的反射系数为Γg，图中同时示出了输出阻抗、输出端反射系数、负载阻抗及负载反射系数。
设双端口网络的入射波为a1、a2，反射波为b1、b2，双端口网络的散射参数定义为因为输入端口接谐振回路，输出端口接匹配网络和负载，都是无源网络，故｜Γg｜和｜ΓL｜都小于1,因此对振荡器设计来说，为了产生振荡，两端口的反射系数均大于1,而稳定系数应小于1。
2．双端口负阻振荡器的输出功率考虑一个共发射极功率振荡器，要求传输给负载的有用功率最大。
由于共发射极振荡器可以视为具有输出功率为Pout的共发射极放大器,通过正反馈电路反馈输入功率Pin给输入端构成振荡器。
要求振荡器传输给负载的有用功率（Pout－Pin）最大，也就是使放大器的（Pout －Pin）最大，由放大器的输出功率经验公式知：式中Pin是输入功率，Pout是输出功率，Psat是饱和输出功率，是放大器调谐小信号转换增益。
直播卫星电视调制器中压控振荡器的设计和仿真
马金军;章策珉
【期刊名称】《电视技术》
【年(卷),期】2003(000)009
【摘要】采用负阻设计方法,阐述了DBS电视调制器中压控振荡器的原理和设计过程,并对器件的选择,电路的结构作了比较全面的分析和总结,由此设计了一个0.95～2.15 GHz的振荡器电路,在ADS上通过了仿真验证,并给出了结果.
【总页数】3页(P65-67)
【作者】马金军;章策珉
【作者单位】浙江大学(玉泉校区)信电系,RF与微波技术实验室,浙江,杭州,310027;浙江大学(玉泉校区)信电系,RF与微波技术实验室,浙江,杭州,310027
【正文语种】中文
【中图分类】TN94
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调谐振荡电路的模拟仿真
张双红;王静
【期刊名称】《电子世界》
【年(卷),期】2015(0)24
【摘要】利用MATLAB软件的GUI设计功能建立一参数可调的用户界面，模拟调谐振荡电路的波形和相轨迹，使得教学演示变得十分直观，是课堂教学的有效辅助。
【总页数】2页(P161-162)
【作者】张双红;王静
【作者单位】云南师范大学物理与电子信息学院;云南师范大学物理与电子信息学院
【正文语种】中文
【相关文献】
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16.384MHz压控恒温晶体振荡器设计
曾健平;章兢;晏敏;张红南;文剑
【期刊名称】《压电与声光》
【年(卷),期】2004(26)4
【摘要】设计了16.384MHz小型压控恒温晶体振荡器,通过修正变容二极管的非线性,改善了压控线性度,满足了用户要求。
通过对恒温电路的零点漂移补偿,提高了温度稳定度,并通过对恒温槽结构的改进,提高了振荡器的温度特性和频率稳定度。
【总页数】3页(P293-295)
【关键词】压控;恒温;振荡器
【作者】曾健平;章兢;晏敏;张红南;文剑
【作者单位】湖南大学应用物理系
【正文语种】中文
【中图分类】TN752.2
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低噪声CMOS环型压控振荡器的设计
张涛;邹雪城;刘力;倪春波;陈朝阳;沈绪榜
【期刊名称】《微电子学与计算机》
【年(卷),期】2004(21)7
【摘要】应用增益补偿技术,设计了一种结构新颖的CMOS单端反相器环形压控振荡器,该电路具有较低的压控增益,较好的线性,较强的噪声抑制能力。
采用
1stsilicon0.25μmCMOS工艺进行仿真,结果显示:在偏离中心频率600kHz处的相位噪声为-108dBc。
【总页数】4页(P164-167)
【关键词】锁相环;压控振荡器;相位噪声;抖动
【作者】张涛;邹雪城;刘力;倪春波;陈朝阳;沈绪榜
【作者单位】华中科技大学图像信息处理与智能控制教育部重点实验室;武汉科技大学电信系,湖北武汉430081;华中科技大学电子科学与技术系,湖北武汉430074;武汉亚芯微电子有限公司;华中科技大学电子科学与技术系;西安微电子技术研究所【正文语种】中文
【中图分类】TN752
【相关文献】
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目录1 引言 (2)2 振荡器的原理 (5)2.1 振荡器的功能、分类与参数 (5)2.2 起振条件 (9)2.3 压控振荡器的数学模型 (10)3 利用ADS仿真与分析 (11)3.1 偏置电路的的设计 (12)3.2 可变电容VC特性曲线测试 (13)3.3 压控振荡器的设计 (15)3.4 压控振荡器相位噪声分析 (18)3.5 VCO振荡频率线性度分析 (23)4 结论 (24)致谢 (25)参考文献 (25)压控振荡器的设计与仿真Advanced Design System客户端软件设计电子信息工程（非师范类）专业指导教师摘要：ADS可以进行时域电路仿真，频域电路仿真以及数字信号处理仿真设计，并可对设计结果进行成品率分析与优化，大大提高了复杂电路的设计效率。
本论文运用ADS仿真软件对压控振荡器进行仿真设计，设计出满足设计目标的系统，具有良好的输出功率，相位噪声性能及震荡频谱线性度。
本论文从器件选型开始，通过ADS软件仿真完成了有源器件选型，带通滤波器选型，振荡器拓扑结构确定，可变电容VC特性曲线，瞬态仿真及谐波平衡仿真。
实现了准确可行的射频压控振荡器的计算机辅助设计。
关键字：压控振荡器，谐波平衡仿真，ADS1 引言振荡器自其诞生以来就一直在通信、电子、航海航空航天及医学等领域扮演重要的角色，具有广泛的用途。
在无线电技术发展的初期，它就在发射机中用来产生高频载波电压，在超外差接收机中用作本机振荡器，成为发射和接收设备的基本部件。
随着电子技术的迅速发展，振荡器的用途也越来越广泛，例如在无线电测量仪器中，它产生各种频段的正弦信号电压:在热加工、热处理、超声波加工和某些医疗设备中，它产生大功率的高频电能对负载加热;某些电气设备用振荡器做成的无触点开关进行控制;电子钟和电子手表中采用频率稳定度很高的振荡电路作为定时部件等。
尤其在通信系统电路中，压控振荡器(VCO)是其关键部件，特别是在锁相环电路、时钟恢复电路和频率综合器电路等更是重中之重，可以毫不夸张地说在电子通信技术领域，VCO几乎与电流源和运放具有同等重要地位。
一种1GHz多频带压控振荡器的设计
吕荫学;刘梦新;罗家俊;叶甜春
【期刊名称】《微电子学与计算机》
【年(卷),期】2013(30)2
【摘要】基于3.3V0.35μm TSMC 2P4M CMOS体硅工艺,设计了一款1GHz多频带数模混合压控振荡器.采用环形振荡器加上数模转换器结构,控制流入压控振荡器的电流来调节压控振荡器的频率而实现频带切换.仿真结果表明,在1V～2V的电压调节范围内,压控振荡器输出频率范围为823.3MHz～1.061GHz,且压控振荡器的增益仅有36.6MHz/V,振荡频率为1.0612GHz时,频率偏差1MHz处的相位噪声为-96.35dBc/Hz,在获得较大频率调节范围的同时也能保持很低的增益,从而提高了压控振荡器的噪声性能.
【总页数】4页(P1-4)
【关键词】频率合成器;锁相环;压控振荡器;多频带;数模转换
【作者】吕荫学;刘梦新;罗家俊;叶甜春
【作者单位】中国科学院微电子研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TN4
【相关文献】
1.分段线性宽频带CMOS集成压控振荡器设计 [J], 熊琦;谢海情;刘嘉晗;叶英;曾健平
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微带压控振荡器设计与仿真蒋本林(中国工程物理研究院电子工程研究所，四川绵阳621900)
摘要：介绍了S波段微带压控振荡器的设计方法，并使用微波仿真软件Serenade8.5对振荡器进行仿真分析，给出了仿真和实际电路的结果。
关键词：微带压控振荡器；调谐电路；设计；仿真
一、振荡器原理分析
一定电路组态下的微波晶体管，可视为一个二端口网络，在适当端接下，由于其非线性负阻特性，构成双端口负阻振荡器［１］。
为了产生并维持振荡，振荡回路必须形成负阻，即散射参数S11和S22均应大于1，稳定系数k＜1，利用电路的潜在不稳定性，振荡器就能满足振荡条件，产生自激振荡。
1.振荡条件
一个双端口负阻振荡器等效网络如图1，它包含晶体三极管、谐振网络和输出匹配网络。
晶体三极管的散射矩阵［S］用S11、S12、S21、S22表示，设2个端口上联接的传输线特性阻抗都为Z0，线长都为零，其输入阻抗为Ｚm=Rin＋jXin，输入端反射系数为Γ1，看向谐振网络的阻抗为Ｚg=Rg＋jＸg,相应的反射系数为Γg，图中同时示出了输出阻抗、输出端反射系数、负载阻抗及负载反射系数。
设双端口网络的入射波为a1、a2，反射波为b1、b2，双端口网络的散射参数定义为
因为输入端口接谐振回路，输出端口接匹配网络和负载，都是无源网络，故｜Γg｜和｜ΓL｜都小于1,因此对振荡器设计来说，为了产生振荡，两端口的反射系数均大于1,而稳定系数应小于1。
2．双端口负阻振荡器的输出功率
考虑一个共发射极功率振荡器，要求传输给负载的有用功率最大。
由于共发射极振荡器可以视为具有输出功率为Pout的共发射极放大器,通过正反馈电路反馈输入功率Pin给输入端构成振荡器。
要求振荡器传输给负载的有用功率（Pout－Pin）最大，也就是使放大器的（Pout－Pin）最大，由放大器的输出功率经验公式知：
式中Pin是输入功率，Pout是输出功率，Psat是饱和输出功率，是放大器调谐小
信号转换增益。
要得到最大输出功率，就要使（Pout－Pin）最大，因而可通过求导找到相应的功率关系：
二、微带压控振荡器电路设计分析
由于微波仿真软件的不断完善，以及能够提供精确的元器件模型，目前在微波电路设计中，已得到广泛应用。
本电路采用Asoft公司的微波仿真软件Serenade8.5来设计。
要设计的振荡器的技术指标为：工作频段S波段，带宽f o±10 MHz，输出功率不小于100 mW，杂波抑制比大于60 dBc。
1 微带振荡器电路构成
为了获得大的输出功率，采用了共发射极串联反馈振荡器电路［２］，如图2所示，图
中省略了直流偏置电路。
(1)振荡管的选择
根据工作频率和输出功率要求，选择Agilent公司硅双极晶体管AT-42070，其fT=8 GHz，工作在2GHz时P1dB＝21dBm，噪声系数为1.9dB。
AT-42070的S参数如表1所示。
(2)变容二极管的选择
压控振荡器频率的改变是借助变容二极管电容的改变来完成的，因此压控振荡器的许多重要指标如频偏、线性度、灵敏度等都与它有关。
为了获得较好的线性度和电调灵敏度，使用了双变容二极管串联形式。
根据设计要求，选择了M/A-COM公司的GaAs超突变结变容二极管MA46H204。
管子参数为γ＝1.25，Q＝1500，电容变化比等于10，控制电压范围2～20 V。
2 微带振荡器电路仿真设计及步骤
根据原理电路构成图，将拓扑图绘制在Serenade的原理图编辑区内，然后根据经验 设定各个元件的初值，并设置好各种仿真参数。
微带压控振荡器电路拓扑如图3所示。
(1)电路起振分析
振荡器设计分2步进行。
首先，使用Oscillator Design Aid 确定振荡电路是否能够在指定的频段范围内振荡。
其分析如图4所示。
然后，使用Oscillator Analysis 对振荡电路进行分析。
(2)电路优化及结果
对振荡器进行初步分析之后，就需要进行电路优化。
在Serenade的原理图编辑区内，选择需优化的元件，设置优化模块，建立优化目标函数。
经优化后得到的频谱图如图5所示。
三、实验结果
实际的压控振荡器制作在40×30mm2、δ=1.5的微带陶瓷基片上。
其实验结果如下： （１）工作频段：fo±10MHz
（２）输出功率：≥120mW
（３）杂波谐波抑制比：≥60dBc
（４）电调性能：实验测试结果见表2。
图6为实际压控振荡器的输出频谱。
四、结束语
本文应用振荡器理论对压控振荡器设计进行了讨论，并使用微波仿真软件对微带压控振荡器进行了设计分析。
从设计实例和实验结果可见，电路仿真与实验结果基本上是一致的，说明使用仿真软件设计微波电路具有实际的应用价值。
参考文献
［１］费元春，等 微波固态频率源理论、设计、应用［Ｍ］ 北京：国防工业出版社，1994
［２］周邦华.微波固态FM压控振荡器的设计［Ｊ］.电子技术参考，1995，（３）．电讯技术。
