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（2）学会用频谱仪对压控振荡器的性能指标进行测试。

二、实验原理1.压控振荡器概述压控振荡器是振荡频率受控制电压

控制的振荡器，即是一种频率电压变换器。输出频率,K是压控振荡器控

制灵敏度或者增益系数，单位为（弧度/秒）/伏。

VCO作为一个振荡器，它的频率由电压来控制。压控振荡器实现压控

的方法主要有如下两种:（1）直接改变决定振荡频率的振荡回路元件（如

R,L,C）的数值;（2）控制多谐振荡器中定时元件的充放电电流或电压。

利用上述方法，原则上各种振荡器都可能改造成为一个压控振荡器。

VCO首先是一个振荡器，只是多了一个控制端，可以用电压去控制振荡器

的振荡频率。

压控振荡器主要有如下几种类型:（1）LC压控振荡器（2）RC压控振

荡器（3）负阻压控振荡器（4）晶体压控振荡器在应用中究竟采用那种形

式的压控振荡器，必须视场合和要求而定。如果只是为了简便和有很宽的

调谐范围（即频率覆盖)，而对相位噪声没什么要求，那么可以选用由RC

振荡器所构成的VCO；如果要求有较宽的调谐范围和较低的相位噪声，

可以选用由LC振荡器构成的VCO;如果对相位噪声指标要求较高，而调谐

范围并不要求那么宽，那么可以选用由晶体振荡器所构成的VCO。

2.压控振荡器的主要技术指标（1）中心频率及频率变化范围，要求

频率覆盖范围大（2）频率稳定度高（短期和长期)压控振荡器的频率相对

稳定度一般低于用同样电路构成的固定频率振荡器。一般LC压控振荡器

和负阻压控振荡器稳定度可达10-4-10-6/月，晶体压控振荡器可达10-6-

10-10/月。一般希望VCO的频率稳定度在长期和短期范围内比较高。

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3）相位噪声，要求尽可能低，这是VCO最重要的质量指标。

频率源的相位噪声直接影响频率源的短期频率稳定度。频率源的短期

频率稳定度有两种表征法，在频域用单边相位噪声功率表征，在时域则用

阿伦方差表征。频域表征能较好地反映高频相位噪声对频率稳定度的影响。

而时域表征能较好的反应低频相位噪声对频率稳定度的影响。在此只介绍

更为常用的频域表征法。

频率稳定度的频域表征法是用单边（SSB）相位噪声谱密度表示。单

边相位噪声谱密度是指偏离载频一定量处，单位频带内噪声功率相对于平

均载波功率比值的分贝值，使用模拟频谱仪测量单边带相位噪声谱密度公

式如下：其中，为单边带相位噪声谱密度，；为偏离载频处的噪声功

率电平，；为载波电平，；为频谱测量随机噪声修正值，对模拟频谱

仪其值为；为频谱仪等效噪声带宽。

（5）压控增益（或称压控灵敏度）要求有一定的压控灵敏度K。K

的大小根据技术指标要求和实际可能性来确定。从同步带的角度希望K越

大越好，从边带抑制的角度希望K越小越好。因此在满足同步范围的前提

下尽可能选取较小的K。

（6）其他如压控方便，电路宜于集成化、抗机械振动及抗电磁干扰

等。

三、实验设备AV4062频谱仪，压控振荡器模块，直流电源，1-20V

直流可调电源四、测量内容和实验步骤测量VCO的频率，频率覆盖范围，

输出功率，线性度/伏，谐波分量，杂散1）将压控振荡器模块按下图连

接AV4062VCO+12V1-20V2）开启AV4062频谱仪电源和DC电源，调节VCO

的调谐电压Vtune至最小，观察AV4062频谱仪上所显示频率、功率、相

位噪声（偏移载频1MHz、100KHz）、杂散等并记录。

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）调节VCO的调谐电压Vtune至最大（20V），观察AT