电子系统RF与天线第四章new选读.ppt

第三章信号的产生—频率综合技术 3.1 振荡器 3.1 振荡器 3.1 振荡器 二、振荡器的基本数学模型 二、振荡器的基本数学模型 闭环电路增益 三、振荡器的主要电性能指标 四、基本振荡器类型 1.文氏电桥振荡器 利用超前滞后网络作反馈支路的振荡器。 1.文氏电桥振荡器 反馈网络的转移特性曲线 四、基本振荡器类型 2.Hartley振荡器（电感三端振荡器） 2.Hartley振荡器 Hartley振荡器电路图 四、基本振荡器类型 四、基本振荡器类型 3.Copitts振荡器（电容三端） 3.Copitts振荡器 Copitts振荡器电路图 四、基本振荡器类型 4.clapp振荡器（改进的copitts振荡器） 5.振荡器的低噪声设计 5.振荡器的低噪声设计 振荡器的设计目标之一就是低噪声，以clapp振荡器为例，理论分析表明，振荡器输出相位噪声为 5.振荡器的低噪声设计 5.振荡器的低噪声设计 6.低频自激 基本振荡器相噪指标 上述RLC振荡器的稳定度大致在10-3左右，相位噪声最好指标大约如下： 其它振荡器类型 在GHz以上还有一些其它形式的振荡器。如微带振荡器，介质腔体振荡器，YIG振荡器，耿氏二极管振荡器等。 五、晶体振荡器 五、晶体振荡器 1.石英晶体的切割 1.石英晶体的切割 1.石英晶体的切割 1.石英晶体的切割 2.晶体的等效特性 2.晶体的等效特性 2.晶体的等效特性 由图可知石英晶体有两个谐振频率 2.晶体的等效特性 石英晶体的电抗特性 五、晶体振荡器 3.晶体振荡器 （1）分立Pierce晶振 （2）集成Pierce电路 （2）集成Pierce电路（工作在感性区） （3）串联式晶振 （3）串联式晶振 利用前面介绍的LC振荡器及晶体的串联谐振特性构成晶振。 （3）串联式晶振 实际电路 （3）串联式晶振 外回路工作在晶体fs附近，在用40MHz晶体时实测得输出相位噪声 （4）双晶体振荡器 （4）双晶体振荡器 有时为了得到更好的相位噪声特性，也采用了双晶体振荡器，即外振荡器也用晶体取代电感 （5）高稳晶振 （5）高稳晶振 （5）高稳晶振 各种时基的对比 六、压控振荡器 1.VCO的主要技术指标 1.VCO的主要技术指标 1.VCO的主要技术指标 1.VCO的主要技术指标 频率合成器中一般要求 2.变容管特性 2.变容管特性 目前绝大多数VCO都是利用晶体管PN结结电容随电压而变化的特性来改变振荡频率的。其变化规律如下： 2.变容管特性 2.变容管特性 国产变容管一般为突变结型（如2CB系列），容量8~150pF，使用时应反偏压。其等效图如下： 2.变容管特性 因为rs与f0无关，所以变容管品质有时又用优质因子来描述。 3.变容管的接入 3.变容管的接入 在振荡电路中变容管的接入，有下列三种方式 3.变容管的接入 （1）串联接入式 显然 3.变容管的接入 相对覆盖 3.变容管的接入 （2）全电容接入式 3.变容管的接入 （3）并联式 变容管的接入方式的比较 变容管的接入方式的比较 故串联接入最好。但随着相对覆盖要求的增大，串联Kn增大，并联Kn减小，都趋向于全接入Kn 六、压控振荡器(设计步骤) 4.LC VCO实际电路 （1）设计步骤 六、压控振荡器(实例) （2）设计实例 六、压控振荡器 六、压控振荡器 说明： 六、压控振荡器（集成VCO） 六、压控振荡器 某国产集成VCO电路如下： 六、压控振荡器 对集成VCO一般在200MHz以下，电感由磁环绕线而成；200MHz以上，通常以基板上的走线等效电感。目前集成VCO的工作频率已可达到16GHz，相对覆盖已可达到200%（0~30V） 六、压控振荡器（相噪分析） 5.VCO相噪分析 （1）Cj在振荡回路中的等效的影响 六、压控振荡器 解决办法是改用(b)图等效。 六、压控振荡器 （2）VCO总输出的相噪 VCO总输出的相噪是由振荡回路，支持电路与控制电路的叠加而决定的。理论分析表明： 六、压控振荡器 支持电路相噪特性（单管放大器） 六、压控振荡器 表3.1 六、压控振荡器 当KA0KA0R时，接入RC无多大影响，又 六、压控振荡器 6.VCXO 压控晶振 六、压控振荡器 某100MHz-VCXO的相噪特性 六、压控振荡器 （3）抽头宽带晶组 六、压控振荡器 工作原理：利用电感抽头将Cj的阻抗降低从而实现宽带变频，此种方式相对覆盖可进入10-3量级。 思考题六 做VCO设计应主要考虑哪些因素及措施？ 3.2 锁相环 PLL 3.2.1相位噪声 3.2.1相位噪声 3.2.1相位噪声 对于不相关的两个信号其相位线性等效模型为