CN112564625A - 一种基于sisl的多谐振压控振荡器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于SISL的多谐振压控振荡器，所述振荡器使用高Q值的LC谐振器。本发明的有益效果为，电路面积相对于其他设计较小，设计电路较为灵活，可以在板子上下两侧进行电路的设计，加工成本很低，易与其他平面电路进行集成，设计出的高Q值谐振器使得振荡器的性能较好，可以实现高性价比。
Description
技术领域
本申请属于射频技术领域，尤其涉及一种基于SISL的多谐振压控振荡器。
背景技术
在现代无线通讯系统中，频率源是整个通讯系统的重要模块，在众多的频率源中，由于PLL(Phase Locked Loop)具有良好的杂散抑制以及稳定的频率输出等优点而被广泛使用，而PLL的重要组成部分就是压控振荡器。压控振荡器的性能严重的影响着PLL的性能，振荡器的性能指标主要包括功率、输出摆幅以及相位噪声等，其中对于VCO而言其性能最重要指标体现在相位噪声上，相位噪声的好坏影响着收发机的灵敏度、稳定度和动态范围。谐振器作为压控振荡器的重要组成部分，一个性能优良的谐振器能够使压控振荡器的性能发挥的更加良好。
目前，压控振荡器设计所面临的主要技术难点在于加工成本较高，相位噪声差等问题。迄今为止，很多研究团队对于加工成本高以及相位噪声差等问题提出了各种的解决办法，例如通过使用微带线、槽线、共面波导等平面结构传输线设计电路来减小加工成本，但是传输的损耗大，功率容量小[3]。通过使用介质谐振器与波导腔谐振器来改善相位噪声，但是介质谐振器与波导腔谐振器的成本很高而且难与其他平面电路进行集成。通过去除尾电流源来消除交叉耦合结构中尾电流源噪声对于相位噪声的影响，但是去除尾电流源会使振荡器的工作电流不稳定，影响输出波形的对称性，而输出波形的对称性也会影响相位噪声。
综上所述，为解决以上问题，迫切需要一种即加工成本低又相位噪声好的设计方法以及加工结构，使压控振荡器的加工成本减小性能得到更多的提升。
发明内容
基于上述需求，本发明提出了一种成本低性能较为优良的压控振荡器，其主要优势主要有两点：1、通过使用新的加工平台使振荡器的加工成本变得更低，从而增加其性价比；2、设计的压控振荡器拥有较好的相位噪声。
为实现本发明的目的，本发明提供了一种基于SISL的多谐振压控振荡器，所述振荡器使用高Q值的LC谐振器。
进一步地，多个谐振器之间产生强耦合从而减小带宽进而增加谐振器的Q值，从而减小相位噪声。
进一步地，PCB电路板上下两侧进行电路设计。
进一步地，所述振荡器将波导悬置线和多层PCB加工技术相结合。
进一步地，所述SISL结构由多片PCB电路板压叠固定而成。
与现有技术相比，本发明的有益效果为，电路面积相对于其他设计较小，设计电路较为灵活，可以在板子上下两侧进行电路的设计，加工成本很低，易与其他平面电路进行集成，设计出的高Q值谐振器使得振荡器的性能较好，可以实现高性价比。
附图说明
图1所示为本申请高Q值低相位噪声压控振荡器的原理图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用属于“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、部件或者模块、组件和/或它们的组合。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1所示，本发明采用使用高Q值的LC谐振器。
相位噪声的公式，如公式(1)所示：
其中，Δω为频率偏移量，Psideband(ω0+Δω,1Hz)为频率偏移Δω处1Hz内的单边带噪声谱密度，Pcarrier为VCO输出信号的平均功率。
按照公式(1)进行推导，可以得到理想状态下压控振荡器的相位噪声公式如式(2)所示：
式中：
其中：ω1为电路谐振频率；K是玻尔兹曼常数；Psig为振荡回路中振荡信号的能量；T表示绝对温度；此式为只考虑电阻噪声的情况下所得到的噪声模型，Leeson针对上述公式进行更改，可得公式(3)
虽然此公式是在理想情况下，但是给出了一种理解振荡器相位噪声的方法，并且指出影响相位噪声的组要因素，从公式(3)中也可以看出可以通过通过增大振荡器的输出功率来减小相位噪声，但是这样会使消耗增大，而采用高Q值谐振器提高选频网络的选频特性以稳定振荡频率，是减小相位噪声最有效的方法。
Q值的大小影响着振荡器相位噪声的性能。有载Q值QL的公式如式(4)所示：
其中fc为谐振频率，Δf3dB为-3dB带宽，由公式(4)可以得出，当Δf3dB变小时，QL的值将会变大，可以通过多个谐振腔进行强耦合的方式来减小带宽，从而增加谐振器的Q值，进而减小相位噪声。
另外，本发明采用SISL的加工工艺，相比较其他的加工工艺SISL将传统波导悬置线和多层PCB加工技术相结合，继承了波导悬置线优越特性的同时，克服了传统波导悬置线电路需要机械加工腔体的缺点。
SISL结构由多片PCB电路板通过锡膏粘合、铆钉铆合、螺栓螺母拧紧等方式压叠固定而成。其中几层PCB板进行介质切除，这样PCB板在提供机械支撑的同时，镂空的部分形成了空气腔，空气腔部分可以进行电路的设计，从而减小介质损耗。
SISL结构具有自封装、体积小、重量轻、结构紧凑、Q值高、加工成本低等诸多优点。因此本次设计，采用SISL结构来进行振荡器的设计，利用高Q值低损耗等特性来达到振荡器的低噪声效果。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种基于SISL的多谐振压控振荡器，其特征在于，所述振荡器使用高Q值的LC谐振器。
2.根据权利要求1所述的一种基于SISL的多谐振压控振荡器，其特征在于，多个谐振器之间产生强耦合从而减小带宽进而增加谐振器的Q值，从而减小相位噪声。
3.根据权利要求1所述的一种基于SISL的多谐振压控振荡器，其特征在于，PCB电路板上下两侧进行电路设计。
4.根据权利要求1所述的一种基于SISL的多谐振压控振荡器，其特征在于，所述振荡器将波导悬置线和多层PCB加工技术相结合。
5.根据权利要求4所述的一种基于SISL的多谐振压控振荡器，其特征在于，所述SISL结构由多片PCB电路板压叠固定而成。
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