中心議題：

• 射頻電路設計中壓控振蕩器的應用

解決方案：

• 采用差分形式交叉耦合電路結構實現
• 采用以射極跟隨器為主要結構構成的buffer

隨著通信技術的發展
，通信設備所應用的頻率日益提高
，射頻 (RF)和微波(MW)dianluzaitongxinxitongzhongdedaoleguangfanyingyong，gaopindianlushejiyededaogongyejiedetebieguanzhu
，xinxingbandaotiqijianzhizaojishudebuduanfazhangengshidegaosushuzixitonghegaopinmonixitongdeyingyonglingyubuduankuozhan。通常這些電路的工作頻率都在1 GHz以上，並且隨著通信技術發展，這種趨勢會一直持續。而射頻電路最主要的應用領域是無線通信，一個典型的無線通信收發機(tranceiver)的係統包含發射機電路、接收機電路以及通信天線
，可應用於個人通信和無線局域網絡中。其中模擬電路分為2部分：fashebufenhejieshoubufen。zaifashebufenzhong，jiangshuyimozhuanhuanshuchudedipinmonixinhaoyubendizhendangqitigongdegaopinzaibojingguohunpinqishangbianpinweishepintiaozhixinhao
，ranhoujingtianxianfushedaokongjianzhong
；在zai接jie收shou部bu分fen中zhong，先xian將jiang從cong天tian線xian耦ou合he進jin來lai的de空kong間jian輻fu射she信xin號hao經jing低di噪zao聲sheng放fang大da器qi放fang大da
，然ran後hou與yu本ben地di振zhen蕩dang信xin號hao經jing混hun頻pin器qi下xia變bian頻pin為wei包bao含han中zhong頻pin信xin號hao分fen量liang的de信xin號hao，經jing濾lv波bo後hou輸shu入ru模mo-數shu轉zhuan換huan器qi轉zhuan換huan成cheng數shu字zi信xin號hao，然ran後hou進jin入ru數shu字zi處chu理li部bu分fen處chu理li。由you此ci可ke知zhi，提ti供gong本ben地di振zhen蕩dang的de壓ya控kong振zhen蕩dang器qi是shi射she頻pin電dian路lu中zhong必bi不bu可ke少shao的de一yi部bu分fen。同tong時shi射she頻pin壓ya控kong振zhen蕩dang器qiVCO(Voltage Controlled Oscillator)作為鎖相環、頻率綜合和時鍾恢複等電路的關鍵模塊
，廣泛應用於手機
、衛星通信終端、基站、雷達、導彈製導係統

、軍事通信係統
、數字無線通信

、光學多工器、光發射機等電子係統中，對電子係統的性能
、尺寸、重量和成本都有決定性的影響
，是RF電路設計與集成的一個難點。VCO雖(sui)然(ran)可(ke)采(cai)用(yong)分(fen)立(li)元(yuan)件(jian)構(gou)成(cheng)，但(dan)由(you)於(yu)設(she)計(ji)中(zhong)考(kao)慮(lv)的(de)參(can)量(liang)太(tai)多(duo)，電(dian)路(lu)複(fu)雜(za)，電(dian)路(lu)尺(chi)寸(cun)較(jiao)大(da)
，設(she)計(ji)周(zhou)期(qi)長(chang)，難(nan)以(yi)滿(man)足(zu)當(dang)今(jin)便(bian)攜(xie)式(shi)無(wu)線(xian)通(tong)訊(xun)設(she)備(bei)低(di)功(gong)耗(hao)、低成本、小型化、輕量化、高gao性xing能neng的de要yao求qiu
，因yin此ci設she計ji滿man足zu在zai射she頻pin領ling域yu要yao求qiu的de全quan集ji成cheng壓ya控kong振zhen蕩dang器qi對dui於yu推tui動dong便bian攜xie式shi移yi動dong通tong訊xun設she備bei的de發fa展zhan尤you其qi重zhong要yao
，具ju有you廣guang闊kuo的de市shi場chang前qian景jing。近jin年nian來lai
，人ren們men對dui壓ya控kong振zhen蕩dang器qi的de研yan究jiu日ri益yi深shen入ru。

壓控振蕩器可分為環路振蕩器和LC振蕩器。環路振蕩器易於集成
，但其相位噪聲性能比LC振蕩器差。為了使相位噪聲滿足通信標準的要求，這裏對負阻LC壓控振蕩器進行了分析，利用安捷倫公司的ADS軟件設計了一款性能優異的壓控振蕩器，並對其進行仿真驗證。

1 電路原理及設計

1．1 buffer的設計

射極跟隨器(又稱射極輸出器，簡稱射隨器或跟隨器)是一種共集(Common Collector)接法的電路，如圖l所示。它從基極輸入信號
，從射極輸出信號。其輸入阻抗高
，對前級電路影響小，可作為多級放大器的第1級；輸出阻抗低
，帶負載能力強，可作為多級放大器的輸出級。由於其上述2個特點，可以在多級放大器裏用作緩衝級。信號從發射極輸出的放大器。其特點為輸入阻抗高，輸出阻抗低，電壓放大係數略低於1，daifuzainengliqiang
，yekerenweishiyizhongdianliufangdaqi，changyongyuzukangbianhuanhejijiangeli。sanjiguanangongjifangshilianjie
，jijijiyufashejigongdi

，jijishuru
，fashejishuchu

，yichengweigongjidianjifangdaqi。dongtaidianyafangdabeishuxiaoyu1且接近1，且輸出電壓與輸入電壓同相，但輸出電阻低，具有電流放大作用
，因此具有功率放大作用。
圖2是對buffer隔離作用的仿真。通過仿真發現：壓控振蕩器與外部電路相接時
，外部電路阻抗的變化不會對壓控振蕩器的阻抗產生影響。 [page]
1．2 電路原理及設計仿真

壓控振蕩器按構成原理可分為反饋型振蕩器和負阻型振蕩器2大(da)類(lei)。這(zhe)裏(li)采(cai)用(yong)負(fu)阻(zu)型(xing)振(zhen)蕩(dang)器(qi)，其(qi)主(zhu)要(yao)是(shi)由(you)負(fu)阻(zu)器(qi)件(jian)和(he)諧(xie)振(zhen)回(hui)路(lu)組(zu)成(cheng)的(de)振(zhen)蕩(dang)器(qi)，利(li)用(yong)負(fu)阻(zu)器(qi)件(jian)的(de)負(fu)電(dian)阻(zu)效(xiao)應(ying)與(yu)諧(xie)振(zhen)回(hui)路(lu)中(zhong)的(de)損(sun)耗(hao)正(zheng)電(dian)阻(zu)相(xiang)抵(di)消(xiao)
，維(wei)持(chi)諧(xie)振(zhen)回(hui)路(lu)的(de)穩(wen)定(ding)振(zhen)蕩(dang)。圖(tu)3為壓控振蕩器電路。
圖3中VQ5
，VQ6管的負跨導可以補償振蕩中的電路損耗
，為振蕩提供能量。控製電壓Vr控製變容二極管電容的變化，以達到控製振蕩頻率的目的。VQ5和VQ6尺寸相同，交叉耦合，忽略溝道調製效應和體效應等二階效應，可得到其等效電路，如圖4所示。
由於Vce5=Vbe6
，Vce6=Vbe5，在振蕩平衡時，A、B兩點的電壓幅度對稱相等，得Vce5=Vce6
，則VQ5的集電極到發射極(即AM兩端)的交流等效電導為： 式中

，gmVbe5前麵加負號的原因為：此電流源增大時Vce5是減少的。化簡式(1)可得：
這是一個負電導。正電阻吸收能量，負電阻提供能量，而此處VQ5的集電極到發射極的負電導表示晶體管提供能量轉換
，將直流電源的能量轉換為交流能量。同理
，VQ6的集電極到發射極(即BM兩端)的等效電導為-gm。則單端口網絡AB的輸入電阻是VQ5、VQ6兩端發射極輸出電阻的串聯，即 當由單端口網絡提供的負阻Rm等deng於yu並bing聯lian諧xie振zhen回hui路lu的de電dian阻zu時shi，負fu阻zu提ti供gong的de能neng量liang補bu充chong了le並bing聯lian諧xie振zhen電dian路lu的de損sun耗hao，則ze振zhen蕩dang維wei持chi。振zhen蕩dang器qi的de諧xie振zhen頻pin率lv等deng於yu並bing聯lian諧xie振zhen頻pin率lv
，其qi輸shu出chu頻pin率lv為wei：

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利用安捷倫公司的ADS軟件對電路進行仿真
，從圖5可看出壓控振蕩器在控製電壓為1．98～3．98 V變化時，振蕩器調諧範圍為1．14～1．18GHz。圖6為壓控振蕩器電路版圖。
2 結論

介紹一種寬調頻高頻LC VCO的de設she計ji。其qi核he心xin電dian路lu采cai用yong差cha分fen形xing式shi交jiao叉cha耦ou合he電dian路lu結jie構gou實shi現xian。在zai與yu外wai部bu電dian路lu相xiang接jie時shi，考kao慮lv到dao外wai部bu電dian路lu的de變bian化hua對dui壓ya控kong振zhen蕩dang器qi的de影ying響xiang，采cai用yong以yi射she極ji跟gen隨sui器qi為wei主zhu要yao結jie構gou構gou成cheng的debuffer，消除了外部電路的影響。並且在版圖設計中采用片上集成電感，實現了整個VC0電路的片上集成，達到設計要求。