一种稳定恒流偏置CASCODE MMIC VCO制造技术

本实用新型专利技术公开了一种稳定恒流偏置CASCODE MMIC VCO，其包括：VCO、缓冲放大器、恒流偏置电路、保持电路和输出匹配电路。VCO为受到外部电压控制的振荡选频电路，其振荡管与第二级的缓冲放大器采用cascode连接，VCO的射频信号经过缓冲放大器进行级联放大，再经过输出匹配电路到达负载。恒流偏置电路的作用是为VCO提供恒定的电流偏置，保持电路为一连接在缓冲放大器基极和集电极的电阻。当电源电压发生变化时，采用恒流源偏置和保持电路使得VCO的静态电流和缓冲放大器的静态偏置点保持不变。由此，该电路能够在不同的电源电压下稳定振荡，并保持振荡频率和工作带宽内幅频特性不变，具备良好稳定的工作性能。

A stable constant current bias cascode MMIC VCO

【技术实现步骤摘要】
一种稳定恒流偏置CASCODEMMICVCO
本技术涉及一种CASCODEMMICVCO(采用共射共基放大结构的单片微波集成压控振荡电路)，尤其涉及一种稳定恒流偏置CASCODEMMICVCO。
技术介绍
采用Cascode(共射共基放大器)结构的VCO(压控振荡器)能够对射频信号进行级联放大，降低负载牵引效应，使VCO具有较大的输出功率和良好的输出隔离度，广泛应用于MMIC(单片微波集成电路)VCO的设计中。传统的CascodeVCO通常采用电阻分压的方式进行偏置。以BJT/HBT为例，图1为传统CascodeVCO电路的一种实施方式。晶体管Q1、Q2采用共射共基的级联方式，VCC通过电阻Rb1、Rb2和Rb3对电路进行电压偏置。假设晶体管工作在放大区，由图可知，VB1＝Vbeon显然，晶体管的偏置电压是电源电压的线性函数，当电源电压改变时，晶体管的直流工作点也随之改变。由此，VCO的工作状态和电路性能将发生改变甚至停振。由于在实际的应用中，VCO的工作电压通常是不确定且在一定范围内变化的，所以这个问题将导致VCO性能指标恶化，甚至停止工作。
技术实现思路
本技术的目的是：针对传统CASCODEVCO工作性能易受电源电压影响的情形，提出一种能够在较宽的电源电压变化范围内稳定工作的CASCODEMMICVCO电路结构，使得当电源电压发生变化时，保持振荡频率和工作带宽内的幅频特性不发生变化。本技术的技术方案是：一种高稳定恒流偏置CASCODEMMICVCO，包括：VCO、缓冲放大器、恒流偏置电路、保持电路和输出匹配电路。恒流偏置电路为VCO提供恒定电流偏置，VCO输出经缓冲放大器连接输出匹配电路，保持电路连接缓冲放大器，使得缓冲放大器的静态偏置点保持不变。其中，VCO为采用电容三点式(Coplitts)的反馈型振荡电路。包括振荡晶体管Q1、电容C1～C5、L1～L3，端口12之间连接外部可调电压源VT。缓冲放大器包括放大晶体管Q2、电容C6和电感L4。VCC经过大电感RFC连接Q2的集电极，7端口连接输出匹配电路输出射频信号，4端口和5端口与VCO对应的端口相连。恒流偏置电路为一基准电流源电路结构，其功能是产生不随电源电压变化的稳定电流输出。输出端产生恒定电流Ib2连接振荡晶体管Q1的基级。保持电路为电阻R，其两端分别连接在缓冲放大器的6端口和7端口。输出匹配电路是采用无源器件构成的滤波器，其作用是滤除振荡信号中的谐波分量以及阻抗匹配。本技术的优点是：1.本技术提出的高稳定恒流偏置CASCODEMMICVCO，在两级cascodeVCO结构的基础上，采用恒流源对VCO进行偏置。使得当电源电压发生改变时，流经VCO晶体管Q1和缓冲放大器Q2的静态电流基本不变，并进一步通过保持电路使得缓冲放大器Q2的偏置电压不变，因此保证其静态工作点不变。2.缓冲放大器可以看作是VCO的负载阻抗。由于晶体管Q2的直流工作点保持不变，因此缓冲放大器的输入电阻不变，即VCO的负载阻抗不变。这就避免了当VCO负载变化时导致的频率牵引效应，从而保证了VCO的频率稳定性。此外，Q2的电流增益不变，输出阻抗不变，即对于负载具有恒定的源阻抗。因此，对于不同的振荡频率，其射频信号的输出功率可保持不变，即工作带宽内的幅频特性不变。3.VCO振荡管Q1的静态电流不变，因此VCO本身的开环增益不变，同时负载不变，从而保证VCO起振条件不变并能够保持稳定振荡。4.电源电压VCC改变会导致晶体管Q1发射极和集电极之间的电压VCE1发生同等变化。当VCE1改变时，晶体管的极间电容CCE和CCB也将发生变化从而导致振荡频率改变，但只要在Coplitts电路中采取一定的措施，如将跨接在集电极和发射极两端的反馈电容取得足够大，或连接谐振网络的耦合电容取得足够小，便可以将晶体管极间电容变化的影响降到最小。这一点无论是在理论还是实践都已得到广泛验证。综上所述，本技术提出的高稳定恒流偏置CASCODEMMICVCO，采用恒流源偏置和保持电路使得VCO的静态电流和缓冲放大器的静态偏置点保持不变。由此，该电路能够在不同的电源电压下稳定振荡，并保持振荡频率和工作带宽内幅频特性不变，具备良好稳定的工作性能。附图说明图1是传统CASCODEVCO直流偏置电路。图2是本技术恒流偏置CASCODEVCO电路框图。图3是本技术的VCO原理图。图4是本技术的缓冲放大器原理图。图5是本技术的保持电路。图6是本技术的恒流偏置电路。图7是本技术的VCO与缓冲放大器连接图。具体实施方式如图2所示，本技术提供了一种高稳定恒流偏置CASCODEMMICVCO，在本技术的一种具体实施方式中，本技术所提供的高稳定恒流偏置CASCODEMMICVCO包括：VCO、缓冲放大器、恒流偏置、保持电路和输出匹配。如图3所示，VCO为采用电容三点式(Coplitts)的反馈型振荡电路。包括振荡晶体管Q1、电容C1～C5和电感L1～L3。C1～C3为反馈电容。Cv为变容二极管，电感L1、L2、C4、C5和Cv串并联构成一个等效电感L_var。当外部电压VT改变时，L_var的电感值随之改变，振荡频率发生改变，实现VCO振荡频率的智能调节。4端口和5端口分别与缓冲放大器的对应端口相连，将射频信号输入缓冲放大器。3端口与恒流偏置电路相连接，从而使振荡晶体管Q1的基级获得稳定的电流偏置Ib1。当振荡晶体管Q1的基级电流Ib恒定时，忽略基区宽度调制效应，流经振荡晶体管Q1的电流保持不变。因此VCO本身的开环增益不变，同时负载不变，从而保证VCO起振条件不变并能够保持稳定振荡。如图4所示，缓冲放大器连接在VCO的后级，作用是对信号进行缓冲放大。4端口和5端口分别与VCO的对应端口相连，即振荡晶体管Q1、放大晶体管Q2采用Cascode的连接方式进行级联，Q1的集电极连接Q2的发射极。由于Q1的集电极电流不变，所以流经Q2的静态电流也保持不变。如图5所示，保持电路为一电阻R，其两端分别连接在缓冲放大器的6端口和7端口，其作用是使得放大晶体管Q2的偏置电压不变。显然，晶体管发射极和集电极两端的电压VCE2等于电阻R上的压降加上开启电压Vbeon，由于Q2的发射极电流保持不变，所以基极电流保持不变，电阻R上的压降保持不变。因此VCE2保持不变，Q2的静态工作点恒定。由此，缓冲放大器的输入输出电阻不变，信号增益也不变。VCO的射频信号经过端口5进入缓冲放大器进行放大，由此缓冲放大器的影响可看作是VCO的负载阻抗，阻抗大小就由耦合电容C6和晶体管Q2的输入阻抗决定。Q2的静态工作点恒定，则缓冲放大器的输入电阻不变，VCO的负载阻抗不变。这就避免了当VCO负载变化时导致的频率牵引效应，从而保证了V本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种稳定恒流偏置CASCODE MMIC VCO，其特征在于包括：VCO、缓冲放大器、恒流偏置电路、保持电路和输出匹配电路；/n外部可调电压源(VT)连接VCO，恒流偏置电路连接VCO,恒流偏置电路为VCO提供恒流偏置；VCO振荡信号经缓冲放大器缓冲放大，再经过输出匹配电路输出，保持电路连接缓冲放大器，保持电路使得缓冲放大器的静态工作点不变。/n

【技术特征摘要】
1.一种稳定恒流偏置CASCODEMMICVCO，其特征在于包括：VCO、缓冲放大器、恒流偏置电路、保持电路和输出匹配电路；
外部可调电压源(VT)连接VCO，恒流偏置电路连接VCO,恒流偏置电路为VCO提供恒流偏置；VCO振荡信号经缓冲放大器缓冲放大，再经过输出匹配电路输出，保持电路连接缓冲放大器，保持电路使得缓冲放大器的静态工作点不变。


2.根据权利要求1所述的一种稳定恒流偏置CASCODEMMICVCO，其特征在于：
恒流偏置电路的输出端连接VCO中振荡晶体管(Q1)的基极，为其提供恒定不变的基极偏置电流(Ib2)，使得VCO中振荡晶体管(Q1)的静态工作电流不变；
VCO中振荡晶体管(Q1)与缓冲放大器中放大晶体管(Q2)采用cascode的连接方式进行级联。


3.根据权利要求2所述的一种稳定恒流偏置CASCODEMMICVCO，其特征在于：
VCO为电容三点式的反馈型振荡电路，包括振荡晶体管(Q1)、电容(C1～C5)和电感(L1～L3)、变容二极管(CV)；电感(L1、L2)、电容(C4、C5)和变容二极管(CV)串并联构成一个等效电感(L_var)；
振荡晶体管(Q...

【专利技术属性】
技术研发人员：高怀，
申请(专利权)人：厦门英诺迅科技有限公司，
类型：新型
国别省市：福建;35