覆蓋多個(gè)頻段的振蕩器的設(shè)計(jì)
為了驗(yàn)證多頻振蕩器概念的有效性,這里組裝了一個(gè)原型用于產(chǎn)生兩個(gè)同步頻段。通過(guò)在雙極晶體管的基極使用兩個(gè)并聯(lián)二階諧振器,實(shí)現(xiàn)了振蕩器的四階諧振器(圖1)。RCO采用的版圖設(shè)計(jì)(圖7),可以用標(biāo)準(zhǔn)集成電路(IC)技術(shù)制造。它使用了更高階的超材料諧振器完成多個(gè)并發(fā)頻率的操作,能橫跨兩個(gè)不同頻段(如2.45~2.65GHz和4.85~5.25GHz)調(diào)諧,與分開(kāi)的開(kāi)關(guān)型VCO相比,功耗和尺寸有顯著減小。
圖7:在雙頻振蕩器原型的制造中使用了這個(gè)版圖。
直觀的感覺(jué)是,較低頻率振蕩范圍(2.45~2.65GHz)所需的電感值要比較高頻率模式(4.85~5.25GHz)時(shí)大。在商用計(jì)算機(jī)輔助工程(CAE)軟件的幫助下,可以對(duì)雙頻振蕩器的諸如相位噪聲等不同性能參數(shù)(圖8)進(jìn)行仿真。通過(guò)在雙極晶體管基極的諧振器網(wǎng)絡(luò)上跨接調(diào)諧電容,可以綜合出要求的電感值,原理是調(diào)諧電容可以在感興趣的工作頻段上,提供晶體管發(fā)射極所需的負(fù)電阻和電抗(電感或電容)。
圖8:計(jì)算機(jī)輔助工程軟件工具在仿真雙頻振蕩器設(shè)計(jì)的性能參數(shù)時(shí)非常有用,比如這張相位噪聲性能圖。
多模振蕩器中使用的濾波器有利于減輕模泄漏問(wèn)題,比如振蕩器電路振蕩在雙模的時(shí)候。給定設(shè)計(jì)中的模泄漏量,取決于該部分電路的后續(xù)濾波器的頻譜選擇性以及振蕩器的設(shè)計(jì)要求。
四階振蕩器的相位噪聲在只產(chǎn)生其諧振頻率之一時(shí),與使用相同有源拓?fù)浜椭C振器品質(zhì)因數(shù)(Q)的二階振蕩器的相位噪聲相當(dāng)。
但與常用的開(kāi)關(guān)型諧振振蕩器相比,四階振蕩器在VCO實(shí)現(xiàn)中有更好的相位噪聲性能和/或更高的調(diào)諧范圍。兩種載波范圍1MHz頻偏處的原型源相位噪聲測(cè)量值通常都好于-120dBc/Hz(圖9)。多頻段振蕩器只需+5VDC和20mA偏置,并且在兩個(gè)頻段上均能提供+3dBm的典型輸出功率。對(duì)于多模多頻段無(wú)線設(shè)備而言,這種單一源也許能夠匹配許多傳統(tǒng)的VCO.
圖9:原型源的相位噪聲在兩種調(diào)諧范圍1MHz偏移處的測(cè)量值通常都好于-120dBc/Hz.
評(píng)論