基于復合型諧振器的壓控振蕩器制造技術

本發明專利技術公開了基于復合型諧振器的壓控振蕩器，包括復合型諧振器和負阻振蕩電路，其中，復合型諧振器包括第一LC串聯諧振支路、第二LC串聯諧振支路及第三LC串聯諧振支路，第一LC串聯諧振支路與第二LC串聯諧振支路形成并聯結構，該并聯結構一端接地，另一端與第三LC串聯諧振支路連接，第三LC串聯諧振支路另一端與負阻振蕩電路連接。第一LC串聯諧振支路的諧振頻率低于第二LC串聯諧振支路的諧振頻率。本發明專利技術應用時能降低相位噪聲，且能避免相位噪聲隨調諧頻率的升高而變差。

Voltage controlled oscillator based on composite resonator

The invention discloses a composite type resonator based on voltage controlled oscillator, including composite resonator and negative resistance oscillation circuit, the composite resonator including the first LC series resonant circuit, second LC and three LC series resonant circuit of resonant circuits, the first LC series resonant Branch Road and second LC series resonant circuit to form a parallel structure, one end the parallel structure of the ground, and the other end of the third LC series resonant circuit connection, third LC series resonant circuit and the other end of the negative resistance oscillation circuit connection. The resonant frequency of the first LC series resonant branch is lower than the resonant frequency of the second LC series resonant branch. The invention can reduce phase noise when the application is applied, and can avoid the phase noise to become worse with the increase of the tuning frequency.

【技術實現步驟摘要】
基于復合型諧振器的壓控振蕩器
本專利技術涉及射頻技術，具體是基于復合型諧振器的壓控振蕩器。
技術介紹
壓控振蕩器是射頻微波器件中的關鍵部件之一，其通常包括負阻振蕩電路和諧振器，其中，諧振器包括電感及與電感串聯的電容，電感相對連接電容端的另一端與負阻振蕩電路連接，電容相對連接電感端的另一端接地。現有壓控振蕩器應用時，由于諧振器的品質因數(Q值，即為諧振器的中心頻率與諧振器帶寬的比值)隨調諧頻率的升高而降低，其相位噪聲也往往隨著調諧頻率的升高而惡化，如何使得壓控振蕩器獲得高的輸出調諧頻率同時保持低的相位噪聲，這成為目前人們普遍關注的問題，然而，現有沒有相應的器件，也未見相關的報道。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服現有技術的不足，提供了一種相位噪聲不隨調諧頻率的升高而變差的基于復合型諧振器的壓控振蕩器。本專利技術解決上述問題主要通過以下技術方案實現：基于復合型諧振器的壓控振蕩器，包括復合型諧振器和負阻振蕩電路，所述復合型諧振器包括第一LC串聯諧振支路、第二LC串聯諧振支路及第三LC串聯諧振支路，所述第一LC串聯諧振支路與第二LC串聯諧振支路形成并聯結構，該并聯結構一端接地，另一端與第三LC串聯諧振支路連接，所述第三LC串聯諧振支路另一端與負阻振蕩電路連接；所述第一LC串聯諧振支路的諧振頻率低于第二LC串聯諧振支路的諧振頻率。本專利技術應用時，產生相對較低調諧頻率信號時該信號主要沿第一LC串聯諧振支路流通，當調諧信號頻率升高的情況下，越來越多的信號分量會沿第二LC串聯諧振支路流通。為了增加本專利技術的頻率調諧范圍，進一步的，所述第一LC串聯諧振支路采用多級LC串聯諧振單元級聯的結構，每一級LC串聯諧振單元由一個電容和一個固定電感串聯構成。所述第二LC串聯諧振支路采用多級LC串聯諧振單元級聯的結構，每一級LC串聯諧振單元由一個電容和一個固定電感串聯構成。第一LC串聯諧振支路和/或第二LC串聯諧振支路采用多級LC串聯諧振單元級聯結構的優點在于：高頻信號電壓可以分布在每一級串聯諧振單元上，有效降低每一級諧振單元上的高頻信號電壓。當LC串聯諧振單元采用到非線性可變電容時，可以有效減輕非線性可變電容對壓控振蕩器信號的非線性調制作用，從而防止相位噪聲惡化。進一步的，所述第一LC串聯諧振支路和第二LC串聯諧振支路中的電容采用固定電容、變容二極管構成的可變電容、背對背式的變容二極管構成的可變電容、開關控制構成的開關電容、以及由一個固定電容與一個可變電容并聯形成的可變電容中的任意一種。進一步的，所述第一LC串聯諧振支路中的電容采用變容二極管構成的可變電容，所述第二LC串聯諧振支路中的電容采用固定電容。固定電容和變容二極管構成的可變電容兩者的品質因數(Q值)都會隨著頻率的升高而降低，因此基于傳統LC諧振器的壓控振蕩器的相位噪聲往往隨著調諧頻率的升高而惡化。又因固定電容的品質因數遠遠優于變容二極管構成的可變電容的品質因數，為了提供必要的調諧帶寬，第一條串聯諧振支路上的電容采用變容二極管構成的可變電容，第二LC串聯諧振支路中的電容采用固定電容，第一條串聯諧振支路的諧振頻率相對第二條串聯諧振支路的諧振頻率更低，因此在產生較低調諧頻率時，復合型諧振器總體Q值由第一條串聯諧振支路主導，在產生較高調諧頻率時，第二條串聯諧振支路對復合型諧振器總體Q值的貢獻增加。第二LC串聯諧振支路中的電容采用固定電容，就有效的降低了諧振器整體Q值隨調諧頻率升高而惡化的情況，從而能有效解決了壓控振蕩器相位噪聲隨調諧頻率升高而惡化這一技術難點。進一步的，所述負阻振蕩電路包括第一NPN三極管、第四電容、第五電容、第三電阻及第五電感，所述第四電容兩端分別與第一NPN三極管基極和發射極連接，第一NPN三極管集電極外接電源，所述第三電阻兩端分別與第一NPN三極管發射極和第五電感連接，所述第五電感相對連接第三電阻端的另一端接地，所述第五電容一端連接在第四電容與第一NPN三極管發射極之間的線路上，其另一端接地；所述第三LC串聯諧振支路連接負阻振蕩電路的一端與第一NPN三極管的基極連接。本專利技術的負阻振蕩電路為有源增益器件(第一NPN三極管)和兩個電容(第四電容和第五電容)構成的分壓器，第四電容兩端的電壓提供反饋，第五電感為第一NPN三極管的負反饋電感。本專利技術的復合型諧振器在工作頻率范圍內整體呈電感特性，等效為Ltot，Ltot和串聯組合的第四電容與第五電容構成的并聯諧振電路決定了本專利技術的的頻率。最終的振蕩頻率f0約為復合型諧振器產生的等效電感(Ltot)與兩個電容器第四電容、第五電容組合的諧振頻率，其計算公式為：本專利技術應用時，通過對第四電容與第五電容的取值可以靈活的控制電路電壓反饋的大小及負阻大小。進一步的，所述負阻振蕩電路還包括第一電阻、第二電阻及第四電感，所述第四電感一端連接在第三LC串聯諧振支路與第一NPN三極管基極之間的線路上，其另一端與第一電阻連接，所述第一電阻相對連接第四電感端的另一端外接電源；所述第二電阻一端連接在第一電阻與第四電感之間的線路上，其另一端接地。其中，第一電阻和第二電阻為直流偏置電阻，為第一NPN三極管提供正常工作的直流偏置，第四電感為諧振電路同直流偏置之間的隔離電感，在射頻條件下視為隔離，在直流條件下視為導通。進一步的，所述負阻振蕩電路還包括第六電容，所述第六電容一端連接在第一NPN三極管集電極與電源之間的線路上，其另一端接地。其中，第六電容作為去耦合電容，用于濾出外接電壓源引入的噪聲。壓控振蕩器，采用兩個上述的壓控振蕩器構成推挽式壓控振蕩器結構，該推挽式壓控振蕩器結構的輸出端連接一緩沖放大器或倍頻器。本專利技術的推挽式壓控振蕩器結構包括兩個完全相同的單端壓控振蕩器，具有結構上的對稱性，緩沖放大器或倍頻器的輸出端為推挽式壓控振蕩器結構射頻信號的輸出。由于具有平衡結構，諧振器的對稱中心線位置具有對奇次諧波的抑制作用，可視為奇次諧波(包含基波)的虛擬地。該對稱中心線位置上同時含有豐富的二次諧波分量，可用作二次倍頻信號的輸出點。壓控振蕩器，采用兩個上述的壓控振蕩器構成差動式壓控振蕩器結構。綜上所述，本專利技術具有以下有益效果：(1)本專利技術整體結構簡單，使用元器件少，便于實現，成本低，其應用時在產生相對較低調諧頻率信號的情況下，調諧信號主要沿第一LC串聯諧振支路流通，在產生相對較高調諧頻率信號的情況下，更多的調諧信號分量會沿Q值相對于第一LC串聯諧振支路更高的第二LC串聯諧振支路流通，如此，能避免相位噪聲隨調諧頻率的升高而變差。(2)本專利技術應用時可采用兩個完全相同的單端壓控振蕩器構成推挽式壓控振蕩器結構，可以將相位噪聲系數性能和最高工作頻率提高一倍，如此，使本專利技術應用時能進一步降低相位噪聲。附圖說明此處所說明的附圖用來提供對本專利技術實施例的進一步理解，構成本申請的一部分，并不構成對本專利技術實施例的限定。在附圖中：圖1為本專利技術一個具體實施例中壓控振蕩器的電路圖；圖2為本專利技術另一個具體實施例中壓控振蕩器的電路圖；圖3為采用圖1中單端壓控振蕩器構成的推挽式壓控振蕩器。附圖中標記所對應的零部件名稱：L1、第一電感，L2、第二電感，L3、第三電感，L4、第四電感，L5、第五電感，C1、第一電容，C2、第二電容，C3、第三電容，C4、第四電容，C5、第五電容，C6、第六電容，R1本文檔來自技高網...

【技術保護點】
基于復合型諧振器的壓控振蕩器，其特征在于，包括復合型諧振器和負阻振蕩電路，所述復合型諧振器包括第一LC串聯諧振支路、第二LC串聯諧振支路及第三LC串聯諧振支路，所述第一LC串聯諧振支路與第二LC串聯諧振支路形成并聯結構，該并聯結構一端接地，另一端與第三LC串聯諧振支路連接，所述第三LC串聯諧振支路另一端與負阻振蕩電路連接；所述第一LC串聯諧振支路的諧振頻率低于第二LC串聯諧振支路的諧振頻率。

【技術特征摘要】
2016.11.21 CN 20161103962691.基于復合型諧振器的壓控振蕩器，其特征在于，包括復合型諧振器和負阻振蕩電路，所述復合型諧振器包括第一LC串聯諧振支路、第二LC串聯諧振支路及第三LC串聯諧振支路，所述第一LC串聯諧振支路與第二LC串聯諧振支路形成并聯結構，該并聯結構一端接地，另一端與第三LC串聯諧振支路連接，所述第三LC串聯諧振支路另一端與負阻振蕩電路連接；所述第一LC串聯諧振支路的諧振頻率低于第二LC串聯諧振支路的諧振頻率。2.根據權利要求1所述的基于復合型諧振器的壓控振蕩器，其特征在于，所述第一LC串聯諧振支路采用多級LC串聯諧振單元級聯的結構，每一級LC串聯諧振單元由一個電容和一個固定電感串聯構成。3.根據權利要求1所述的基于復合型諧振器的壓控振蕩器，其特征在于，所述第二LC串聯諧振支路采用多級LC串聯諧振單元級聯的結構，每一級LC串聯諧振單元由一個電容和一個固定電感串聯構成。4.根據權利要求1所述的基于復合型諧振器的壓控振蕩器，其特征在于，所述第一LC串聯諧振支路和第二LC串聯諧振支路中的電容采用固定電容、變容二極管構成的可變電容、背對背式的變容二極管構成的可變電容、開關控制構成的開關電容、以及由一個固定電容與一個可變電容并聯形成的可變電容中的任意一種。5.根據權利要求4所述的基于復合型諧振器的壓控振蕩器，其特征在于，所述第一LC串聯諧振支路中的電容采用變容二極管構成的可變電容，所述第二LC串聯諧振支路中的電容采用固定電容。6.根據權利要求1～5中任意一項所述的基于復合型諧振器的壓控振蕩器，其特征在于，所述負阻振蕩電路包括第一NPN三極管(Q...

【專利技術屬性】
技術研發人員：章策珉，
申請(專利權)人：章策珉，
類型：發明
國別省市：上海,31