基于复合型谐振器的压控振荡器制造技术

本发明专利技术公开了基于复合型谐振器的压控振荡器，包括复合型谐振器和负阻振荡电路，其中，复合型谐振器包括第一LC串联谐振支路、第二LC串联谐振支路及第三LC串联谐振支路，第一LC串联谐振支路与第二LC串联谐振支路形成并联结构，该并联结构一端接地，另一端与第三LC串联谐振支路连接，第三LC串联谐振支路另一端与负阻振荡电路连接。第一LC串联谐振支路的谐振频率低于第二LC串联谐振支路的谐振频率。本发明专利技术应用时能降低相位噪声，且能避免相位噪声随调谐频率的升高而变差。

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.

【技术实现步骤摘要】
基于复合型谐振器的压控振荡器
本专利技术涉及射频技术，具体是基于复合型谐振器的压控振荡器。
技术介绍
压控振荡器是射频微波器件中的关键部件之一，其通常包括负阻振荡电路和谐振器，其中，谐振器包括电感及与电感串联的电容，电感相对连接电容端的另一端与负阻振荡电路连接，电容相对连接电感端的另一端接地。现有压控振荡器应用时，由于谐振器的品质因数(Q值，即为谐振器的中心频率与谐振器带宽的比值)随调谐频率的升高而降低，其相位噪声也往往随着调谐频率的升高而恶化，如何使得压控振荡器获得高的输出调谐频率同时保持低的相位噪声，这成为目前人们普遍关注的问题，然而，现有没有相应的器件，也未见相关的报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种相位噪声不随调谐频率的升高而变差的基于复合型谐振器的压控振荡器。本专利技术解决上述问题主要通过以下技术方案实现：基于复合型谐振器的压控振荡器，包括复合型谐振器和负阻振荡电路，所述复合型谐振器包括第一LC串联谐振支路、第二LC串联谐振支路及第三LC串联谐振支路，所述第一LC串联谐振支路与第二LC串联谐振支路形成并联结构，该并联结构一端接地，另一端与第三LC串联谐振支路连接，所述第三LC串联谐振支路另一端与负阻振荡电路连接；所述第一LC串联谐振支路的谐振频率低于第二LC串联谐振支路的谐振频率。本专利技术应用时，产生相对较低调谐频率信号时该信号主要沿第一LC串联谐振支路流通，当调谐信号频率升高的情况下，越来越多的信号分量会沿第二LC串联谐振支路流通。为了增加本专利技术的频率调谐范围，进一步的，所述第一LC串联谐振支路采用多级LC串联谐振单元级联的结构，每一级LC串联谐振单元由一个电容和一个固定电感串联构成。所述第二LC串联谐振支路采用多级LC串联谐振单元级联的结构，每一级LC串联谐振单元由一个电容和一个固定电感串联构成。第一LC串联谐振支路和/或第二LC串联谐振支路采用多级LC串联谐振单元级联结构的优点在于：高频信号电压可以分布在每一级串联谐振单元上，有效降低每一级谐振单元上的高频信号电压。当LC串联谐振单元采用到非线性可变电容时，可以有效减轻非线性可变电容对压控振荡器信号的非线性调制作用，从而防止相位噪声恶化。进一步的，所述第一LC串联谐振支路和第二LC串联谐振支路中的电容采用固定电容、变容二极管构成的可变电容、背对背式的变容二极管构成的可变电容、开关控制构成的开关电容、以及由一个固定电容与一个可变电容并联形成的可变电容中的任意一种。进一步的，所述第一LC串联谐振支路中的电容采用变容二极管构成的可变电容，所述第二LC串联谐振支路中的电容采用固定电容。固定电容和变容二极管构成的可变电容两者的品质因数(Q值)都会随着频率的升高而降低，因此基于传统LC谐振器的压控振荡器的相位噪声往往随着调谐频率的升高而恶化。又因固定电容的品质因数远远优于变容二极管构成的可变电容的品质因数，为了提供必要的调谐带宽，第一条串联谐振支路上的电容采用变容二极管构成的可变电容，第二LC串联谐振支路中的电容采用固定电容，第一条串联谐振支路的谐振频率相对第二条串联谐振支路的谐振频率更低，因此在产生较低调谐频率时，复合型谐振器总体Q值由第一条串联谐振支路主导，在产生较高调谐频率时，第二条串联谐振支路对复合型谐振器总体Q值的贡献增加。第二LC串联谐振支路中的电容采用固定电容，就有效的降低了谐振器整体Q值随调谐频率升高而恶化的情况，从而能有效解决了压控振荡器相位噪声随调谐频率升高而恶化这一技术难点。进一步的，所述负阻振荡电路包括第一NPN三极管、第四电容、第五电容、第三电阻及第五电感，所述第四电容两端分别与第一NPN三极管基极和发射极连接，第一NPN三极管集电极外接电源，所述第三电阻两端分别与第一NPN三极管发射极和第五电感连接，所述第五电感相对连接第三电阻端的另一端接地，所述第五电容一端连接在第四电容与第一NPN三极管发射极之间的线路上，其另一端接地；所述第三LC串联谐振支路连接负阻振荡电路的一端与第一NPN三极管的基极连接。本专利技术的负阻振荡电路为有源增益器件(第一NPN三极管)和两个电容(第四电容和第五电容)构成的分压器，第四电容两端的电压提供反馈，第五电感为第一NPN三极管的负反馈电感。本专利技术的复合型谐振器在工作频率范围内整体呈电感特性，等效为Ltot，Ltot和串联组合的第四电容与第五电容构成的并联谐振电路决定了本专利技术的的频率。最终的振荡频率f0约为复合型谐振器产生的等效电感(Ltot)与两个电容器第四电容、第五电容组合的谐振频率，其计算公式为：本专利技术应用时，通过对第四电容与第五电容的取值可以灵活的控制电路电压反馈的大小及负阻大小。进一步的，所述负阻振荡电路还包括第一电阻、第二电阻及第四电感，所述第四电感一端连接在第三LC串联谐振支路与第一NPN三极管基极之间的线路上，其另一端与第一电阻连接，所述第一电阻相对连接第四电感端的另一端外接电源；所述第二电阻一端连接在第一电阻与第四电感之间的线路上，其另一端接地。其中，第一电阻和第二电阻为直流偏置电阻，为第一NPN三极管提供正常工作的直流偏置，第四电感为谐振电路同直流偏置之间的隔离电感，在射频条件下视为隔离，在直流条件下视为导通。进一步的，所述负阻振荡电路还包括第六电容，所述第六电容一端连接在第一NPN三极管集电极与电源之间的线路上，其另一端接地。其中，第六电容作为去耦合电容，用于滤出外接电压源引入的噪声。压控振荡器，采用两个上述的压控振荡器构成推挽式压控振荡器结构，该推挽式压控振荡器结构的输出端连接一缓冲放大器或倍频器。本专利技术的推挽式压控振荡器结构包括两个完全相同的单端压控振荡器，具有结构上的对称性，缓冲放大器或倍频器的输出端为推挽式压控振荡器结构射频信号的输出。由于具有平衡结构，谐振器的对称中心线位置具有对奇次谐波的抑制作用，可视为奇次谐波(包含基波)的虚拟地。该对称中心线位置上同时含有丰富的二次谐波分量，可用作二次倍频信号的输出点。压控振荡器，采用两个上述的压控振荡器构成差动式压控振荡器结构。综上所述，本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术整体结构简单，使用元器件少，便于实现，成本低，其应用时在产生相对较低调谐频率信号的情况下，调谐信号主要沿第一LC串联谐振支路流通，在产生相对较高调谐频率信号的情况下，更多的调谐信号分量会沿Q值相对于第一LC串联谐振支路更高的第二LC串联谐振支路流通，如此，能避免相位噪声随调谐频率的升高而变差。(2)本专利技术应用时可采用两个完全相同的单端压控振荡器构成推挽式压控振荡器结构，可以将相位噪声系数性能和最高工作频率提高一倍，如此，使本专利技术应用时能进一步降低相位噪声。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术实施例的限定。在附图中：图1为本专利技术一个具体实施例中压控振荡器的电路图；图2为本专利技术另一个具体实施例中压控振荡器的电路图；图3为采用图1中单端压控振荡器构成的推挽式压控振荡器。附图中标记所对应的零部件名称：L1、第一电感，L2、第二电感，L3、第三电感，L4、第四电感，L5、第五电感，C1、第一电容，C2、第二电容，C3、第三电容，C4、第四电容，C5、第五电容，C6、第六电容，R1本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于复合型谐振器的压控振荡器，其特征在于，包括复合型谐振器和负阻振荡电路，所述复合型谐振器包括第一LC串联谐振支路、第二LC串联谐振支路及第三LC串联谐振支路，所述第一LC串联谐振支路与第二LC串联谐振支路形成并联结构，该并联结构一端接地，另一端与第三LC串联谐振支路连接，所述第三LC串联谐振支路另一端与负阻振荡电路连接；所述第一LC串联谐振支路的谐振频率低于第二LC串联谐振支路的谐振频率。

【技术特征摘要】
2016.11.21 CN 20161103962691.基于复合型谐振器的压控振荡器，其特征在于，包括复合型谐振器和负阻振荡电路，所述复合型谐振器包括第一LC串联谐振支路、第二LC串联谐振支路及第三LC串联谐振支路，所述第一LC串联谐振支路与第二LC串联谐振支路形成并联结构，该并联结构一端接地，另一端与第三LC串联谐振支路连接，所述第三LC串联谐振支路另一端与负阻振荡电路连接；所述第一LC串联谐振支路的谐振频率低于第二LC串联谐振支路的谐振频率。2.根据权利要求1所述的基于复合型谐振器的压控振荡器，其特征在于，所述第一LC串联谐振支路采用多级LC串联谐振单元级联的结构，每一级LC串联谐振单元由一个电容和一个固定电感串联构成。3.根据权利要求1所述的基于复合型谐振器的压控振荡器，其特征在于，所述第二LC串联谐振支路采用多级LC串联谐振单元级联的结构，每一级LC串联谐振单元由一个电容和一个固定电感串联构成。4.根据权利要求1所述的基于复合型谐振器的压控振荡器，其特征在于，所述第一LC串联谐振支路和第二LC串联谐振支路中的电容采用固定电容、变容二极管构成的可变电容、背对背式的变容二极管构成的可变电容、开关控制构成的开关电容、以及由一个固定电容与一个可变电容并联形成的可变电容中的任意一种。5.根据权利要求4所述的基于复合型谐振器的压控振荡器，其特征在于，所述第一LC串联谐振支路中的电容采用变容二极管构成的可变电容，所述第二LC串联谐振支路中的电容采用固定电容。6.根据权利要求1～5中任意一项所述的基于复合型谐振器的压控振荡器，其特征在于，所述负阻振荡电路包括第一NPN三极管(Q...

【专利技术属性】
技术研发人员：章策珉，
申请(专利权)人：章策珉，
类型：发明
国别省市：上海,31