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)電dian路lu在zai通tong信xin係xi統tong中zhong得de到dao了le廣guang泛fan應ying用yong，高gao頻pin電dian路lu設she計ji也ye得de到dao工gong業ye界jie的de特te別bie關guan注zhu，新xin型xing半ban導dao體ti器qi件jian製zhi造zao技ji術shu的de不bu斷duan發fa展zhan更geng使shi得de高gao速su數shu字zi係xi統tong和he高gao頻pin模mo擬ni係xi統tong的de應ying用yong領ling域yu不bu斷duan擴kuo展zhan。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：發(fa)射(she)部(bu)分(fen)和(he)接(jie)收(shou)部(bu)分(fen)。在(zai)發(fa)射(she)部(bu)分(fen)中(zhong)

，將(jiang)數(shu)一(yi)模(mo)轉(zhuan)換(huan)輸(shu)出(chu)的(de)低(di)頻(pin)模(mo)擬(ni)信(xin)號(hao)與(yu)本(ben)地(di)振(zhen)蕩(dang)器(qi)提(ti)供(gong)的(de)高(gao)頻(pin)載(zai)波(bo)經(jing)過(guo)混(hun)頻(pin)器(qi)上(shang)變(bian)頻(pin)為(wei)射(she)頻(pin)調(tiao)製(zhi)信(xin)號(hao)，然(ran)後(hou)經(jing)天(tian)線(xian)輻(fu)射(she)到(dao)空(kong)間(jian)中(zhong)
；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-shuzhuanhuanqizhuanhuanchengshuzixinhao，ranhoujinrushuzichulibufenchuli。youcikezhi，tigongbendizhendangdeyakongzhendangqishishepindianluzhongbibukeshaodeyibufen。tongshishepinyakongzhendangqiVCO(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
、gaoxingnengdeyaoqiu，yincishejimanzuzaishepinlingyuyaoqiudequanjichengyakongzhendangqiduiyutuidongbianxieshiyidongtongxunshebeidefazhanyouqizhongyao，juyouguangkuodeshichangqianjing。jinnianlai，renmenduiyakongzhendangqideyanjiuriyishenru。

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，帶dai負fu載zai能neng力li強qiang，也ye可ke認ren為wei是shi一yi種zhong電dian流liu放fang大da器qi，常chang用yong於yu阻zu抗kang變bian換huan和he級ji間jian隔ge離li。三san極ji管guan按an共gong集ji方fang式shi連lian接jie
，即ji基ji極ji與yu發fa射she極ji共gong地di，基ji極ji輸shu入ru，發fa射she極ji輸shu出chu
，亦yi稱cheng為wei共gong集ji電dian極ji放fang大da器qi。動dong態tai電dian壓ya放fang大da倍bei數shu小xiao於yu1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2dalei。zhelicaiyongfuzuxingzhendangqi，qizhuyaoshiyoufuzuqijianhexiezhenhuiluzuchengdezhendangqi，liyongfuzuqijiandefudianzuxiaoyingyuxiezhenhuiluzhongdesunhaozhengdianzuxiangdixiao，weichixiezhenhuiludewendingzhendang。tu3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 VCOdesheji。qihexindianlucaiyongchafenxingshijiaochaouhedianlujiegoushixian。zaiyuwaibudianluxiangjieshi
，kaolvdaowaibudianludebianhuaduiyakongzhendangqideyingxiang
，caiyongyishejigensuiqiweizhuyaojiegougouchengdebuffer，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。