CN113783529A - 一种有源传输线压控振荡器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种有源传输线压控振荡器，包括依次连接的电阻R1、滤波网络、增益模块和输出端口P2，电阻R1另一端接地；还包括分别连接在增益模块输入、输出两端的耦合模块，耦合模块包括耦合线MCLIN1和MCLIN2，传输线MLIN1和MLIN2。所述耦合模块从增益模块的输出端耦合一部分能量出来以及耦合一部分能量进入增益模块的输入端口，所述耦合模块还连接有可变电容模块。本发明基于振荡的基本原则，提出了一种新型的有源传输线压控振荡器，该电路结构精简，非常容易起振，可广泛适用于集成和分立元件电路中。
Description
技术领域
本发明涉及射频技术领域，特别涉及一种有源传输线压控振荡器。
背景技术
压控振荡器(VCO)是射频电路的重要组成部分，可通过改变外加电压调节VCO的振荡频率，实现振荡频率的可控。现有的压控振荡器，电路结构复杂，容易起振过程慢，适用性低。
发明内容
本发明目的是：本发明基于振荡的基本原则，提出了一种新型的有源传输线压控振荡器，该电路结构精简，非常容易起振，可广泛适用于集成和分立元件电路中。
本发明的技术方案是：
一种有源传输线压控振荡器，包括依次连接的电阻R1、滤波网络、增益模块和输出端口P2，电阻R1另一端接地；还包括分别连接在增益模块输入、输出两端的耦合模块，所述耦合模块从增益模块的输出端耦合一部分能量出来以及耦合一部分能量进入增益模块的输入端口，所述耦合模块还连接有可变电容模块。
优选的，所述耦合模块包括耦合线MCLIN1和MCLIN2，传输线MLIN1和MLIN2；所述耦合线MCLIN1和MCLIN2分别串接在增益模块的输入端口、输出端口，耦合线MCLIN1和MCLIN2输出端之间通过依次连接的传输线MLIN1和MLIN2相接，传输线MLIN1和MLIN2之间的共接点连接可变电容模块。
或者，所述耦合模块包括电容C2、C3、C4、C5，电感L2、L3；所述电容C2、C4的一端分别连接增益模块的输入端口、输出端口，另一端分别通过电容C3、C5接地；电容C2、C3的共接点与电容C4、C5共接点之间通过依次连接的电感L2、L3连接；电感L2、L3的共接点连接可变电容模块。
优选的，所述可变电容模块包括电容C1、变容二极管Cv、调谐电压VT、电感L1；所述电容C1一端连接耦合模块，另一端通过变容二极管Cv接地；变容二极管Cv通过电感L1连接调谐电压VT。
优选的，所述增益模块采用对信号进行放大的有源器件或放大器，在整个反馈环路中对信号进行放大，以补充信号在反馈的每一循环中信号幅度的衰减。
优选的，所述耦合线MCLIN1和MCLIN2，传输线MLIN1和MLIN2，通过调节宽度、线长和间距，控制输出到负载端口和反馈量的比例。
优选的，所述耦合线MCLIN1和MCLIN2，传输线MLIN1和MLIN2采用微带线，为反馈信号提供延时相位。
优选的，所述滤波网络为采用无源器件构成的高通滤波器，滤除振荡信号中的谐波分量，减少互调，降低噪声。
本发明的优点是：
本发明基于振荡的基本原则，提出了一种新型的有源传输线压控振荡器，该电路结构精简，非常容易起振，可广泛适用于集成和分立元件电路中。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为实施例1中有源传输线压控振荡器的原理图；
图2为实施例2中有源传输线压控振荡器的原理图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，本实施例的有源传输线压控振荡器，包括依次连接的电阻R1、滤波网络、增益模块和输出端口P2，电阻R1另一端接地；还包括分别连接在增益模块输入、输出两端的耦合模块，以及与耦合模块连接的可变电容模块。本实施例的耦合模块包括耦合线MCLIN1和MCLIN2，传输线MLIN1和MLIN2。
本实施例中，所述增益模块可以采用任何能够对信号进行放大的有源器件或放大器，它的作用是在整个反馈环路中对信号进行放大，以补充信号在反馈的每一循环中信号幅度的衰减。
所述耦合线MCLIN1和MCLIN2分别串接在增益模块的输入端口、输出端口，耦合线MCLIN1和MCLIN2输出端之间通过依次连接的传输线MLIN1和MLIN2相接，传输线MLIN1和MLIN2之间的共接点连接可变电容模块。所述耦合线MCLIN1和MCLIN2，传输线MLIN1和MLIN2的作用是从增益模块的输出端耦合一部分能量出来以及耦合一部分能量进入增益模块的输入端口。通过调节耦合传输线的宽度，线长和间距，可以控制输出到负载端口和反馈量的比例。
所述传输线ML1N1和MLIN2在实际应用中一般可以采用微带线，它的作用是为反馈信号提供延时相位。
所述可变电容模块等效为一可变电容。一般采用变容二极管实现，本实施例所述可变电容模块包括电容C1、变容二极管Cv、调谐电压VT、电感L1；所述电容C1一端连接耦合模块，另一端通过变容二极管Cv接地；变容二极管Cv通过电感L1连接调谐电压VT。通过调谐电压VT改变Cv的电容值，从而实现对电路谐振频率的调节，实现智能化。电感在VT和Cv之间，其作用是滤除电源上的扰动，降低噪声。C1称为接入电容，由于变容二极管Cv的Q值有限，并联一个具有高Q值的平板电容C1可提高可变电容模块的整体Q值，降低相噪。
滤波网络为一采用无源器件构成的高通滤波器，它的作用是滤除振荡信号中的谐波分量，减少互调，降低噪声。谐波分量从耦合传输线MCLIN1的端口1进入滤波网络，经过电阻R1到地。
所述耦合模块从增益模块的输出端耦合一部分能量出来以及耦合一部分能量进入增益模块的输入端口，所述耦合模块还连接有可变电容模块。
根据振荡电路的基本原理，电路起振和稳定需要满足幅度条件和相位条件。在本实施例中，增益模块可看着是一有源传输线
其中，A为幅度增益，
为相移。对于有源器件，A和
部是频率f的函数，当频率f增大，幅度A减小，相移
增大；耦合传输线MCLIN1，MCLIN2的耦合量假设分别设为B1和B2。传输线MLIN2，可变电容模块C和传输线MLIN1构成一无源传输网络
F为该无源网络的衰减量，
为相移。该无源网络具有低通滤波器的特性，传输线长度越大，电容C越大，同样频率下相移
越大。根据振荡条件，当环路增益AB1B2F＞1，
电路就能够发生振荡。通过改变调谐电压VT，可改变
从而改变振荡频率
本实施例电路的工作过程是：当振荡电路接通电源时，电路中不可避免的存在各种扰动。这种扰动是不规则的，它包含很宽的频率成分。其中，只有某一频率信号f0满足
该信号S(f0)经过环路不断放大，多次循环，振荡电压就逐渐积累起来了。当振荡信号增加到一定程度的时候，增益模块进入非线性区，增益压缩，直至达到平衡，系统进入稳幅振荡。
实施例2
图2为本发明实施例2所提供的压控振荡器结构示意图。在图1的基础上，采用集中参数元件替代分布传输线。具体包括：电容C2、C3、C4、C5，电感L2、L3；所述电容C2、C4的一端分别连接增益模块的输入端口、输出端口，另一端分别通过电容C3、C5接地；电容C2、C3的共接点与电容C4、C5共接点之间通过依次连接的电感L2、L3连接；电感L2、L3的共接点连接可变电容模块。
电容C4和C5通过部分接入的方式代耦合线MCLIN2，其接入系数为
接入系数越大，耦合的能量越多；同样的，电容C2和C3替代耦合传输线MCLIN1；传输线MLIN1和MLIN2采用电感L2和L3替代，控制反馈信号的相移。同样的，这些无源器件构成一无源传输网络
通过选频，不断放大，最终获得稳定的振荡。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种有源传输线压控振荡器，其特征在于，包括依次连接的电阻R1、滤波网络、增益模块和输出端口P2，电阻R1另一端接地；还包括分别连接在增益模块输入、输出两端的耦合模块，所述耦合模块从增益模块的输出端耦合一部分能量出来以及耦合一部分能量进入增益模块的输入端口，所述耦合模块还连接有可变电容模块。
2.根据权利要求1所述的有源传输线压控振荡器，其特征在于，所述耦合模块包括耦合线MCLIN1和MCLIN2，传输线MLIN1和MLIN2；所述耦合线MCLIN1和MCLIN2分别串接在增益模块的输入端口、输出端口，耦合线MCLIN1和MCLIN2输出端之间通过依次连接的传输线MLIN1和MLIN2相接，传输线MLIN1和MLIN2之间的共接点连接可变电容模块。
3.根据权利要求1所述的有源传输线压控振荡器，其特征在于，所述所述耦合模块包括电容C2、C3、C4、C5，电感L2、L3；所述电容C2、C4的一端分别连接增益模块的输入端口、输出端口，另一端分别通过电容C3、C5接地；电容C2、C3的共接点与电容C4、C5共接点之间通过依次连接的电感L2、L3连接；电感L2、L3的共接点连接可变电容模块。
4.根据权利要求2或3所述的有源传输线压控振荡器，其特征在于，所述可变电容模块包括电容C1、变容二极管Cv、调谐电压VT、电感L1；所述电容C1一端连接耦合模块，另一端通过变容二极管Cv接地；变容二极管Cv通过电感L1连接调谐电压VT。
5.根据权利要求2或3所述的有源传输线压控振荡器，其特征在于，所述增益模块采用对信号进行放大的有源器件或放大器，在整个反馈环路中对信号进行放大，以补充信号在反馈的每一循环中信号幅度的衰减。
6.根据权利要求5所述的有源传输线压控振荡器，其特征在于，所述传输线MLIN1和MLIN2，通过调节宽度、线长和间距，控制输出到负载端口和反馈量的比例。
7.根据权利要求6所述的有源传输线压控振荡器，其特征在于，所述传输线MLIN1和MLIN2采用微带线，为反馈信号提供延时相位。
8.根据权利要求7所述的有源传输线压控振荡器，其特征在于，所述滤波网络为采用无源器件构成的高通滤波器，滤除振荡信号中的谐波分量，减少互调，降低噪声。
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