CN117713812B - 一种用于锁相环的宽带振荡器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于锁相环的宽带振荡器，该宽带振荡器包括vco电路和buffer电路；vco电路，用于产生高频振荡信号，输出给buffer电路；vco电路至少包括第一三极管；buffer电路，用于对高频振荡信号放大后输出，同时隔离输入输出信号；buffer电路至少包括第二三极管；vco电路的输出端连接buffer电路的输入端，本发明的有益效果是：本发明buffer电路内的第二三极管的集电极为vco电路内的第一三极管的基极提供直流反馈电压，能调整电路高低频工作时的直流差异性，实现高低频工作时相位噪声指标的整体改善；结合vco电路的反馈结构，保证锁相环或者频率合成器电路的工作稳定性。

Description

一种用于锁相环的宽带振荡器

技术领域

本发明涉及振荡器领域，具体是一种用于锁相环的宽带压控振荡器。

背景技术

压控振荡器在许多领域中都有广泛的应用。在无线通信系统中，压控振荡器用于移动通信、卫星通信和雷达等应用中作为频率合成器的核心部件，用于产生不同频率的稳定载波信号；压控振荡器是锁相环的一个重要组成部分，随着锁相环在电子领域的广泛应用，压控振荡器也被进一步应用在了许多不同的领域和场景；压控振荡器在测试与测量领域中也有广泛应用，在频率计、频谱分析仪和信号发生器等仪器中用于产生可调节的测试信号；压控振荡器也常用于音频合成器中等等。

现有技术的缺点是：现有的宽带压控振荡器主要采用源极负反馈的电路结构来提高电路的稳定性和精度，例如型号为HMC586LC4B的压控振荡器，其电路包括vco（振荡电路）和buffer（缓冲电路）电路结构，vco电路和buffer电路均采用源极负反馈电路结构来提高电路的稳定性和精度。对于宽带压控振荡器而言，采用源极负反馈的电路结构改善了其低频端的相位噪声，但中段部分频率的相位噪声会相对变差，因而使得其进一步限制了诸如频率合成器、锁相环的性能。

因此，需要对现有的宽带振荡器进行改进提高其宽带性能和精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于锁相环的宽带压控振荡器，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种宽带压控振荡器，包括vco电路和buffer电路；

vco电路，用于产生高频振荡信号，输出给buffer电路；vco电路至少包括第一三极管；

buffer电路，用于对高频振荡信号放大后输出，同时隔离输出端的信号输入；buffer电路至少包括第二三极管；

vco电路的输出端连接buffer电路的输入端，buffer电路的反馈端连接vco电路的输入端，第二三极管的集电极为第一三极管的基极提供直流电压反馈。

作为本发明再进一步的方案：vco电路包括第一电容、第二电容、第三电容（可变电容器）、第四电容（可变电容器）、第一电感、第二电感、第四电感、第一电阻、第三电阻、第四电阻、第八电阻、第九电阻、第一三极管，第一三极管的基极连接第三电阻的一端、第一电阻的一端、第一电感的一端，第一电阻的另一端连接buffer电路的反馈端，第一三极管的发射极连接第四电容的一端、第四电感的一端，第一三极管的集电极连接第二电感的一端、buffer电路的输入端，第二电感的另一端连接供电电压，第四电感的另一端连接第四电阻的一端，第四电阻的另一端接地，第四电容的另一端连接第九电阻的一端、第二电容的一端，第二电容的另一端接地，第九电阻的另一端连接第八电阻的一端接入调谐电压VT，第八电阻的另一端连接第一电容的一端、第三电容的一端，第一电容的另一端接地，第三电容的另一端连接第一电感的另一端，第三电阻的另一端接地。

作为本发明再进一步的方案：buffer电路包括第二电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第三电感、第二三极管，第二三极管的基极连接第五电阻的一端、第六电阻的一端、vco电路的输出端，第二三极管的发射极连接第七电阻的一端，第二三极管的集电极连接第三电感的一端，第六电阻的另一端接地，第五电阻的另一端连接供电电压，第七电阻的另一端接地，第三电感的另一端连接第二电阻的一端、第一电阻的另一端，第二电阻的另一端连接供电电压。

作为本发明再进一步的方案：第一三极管的基极、第一电感、第三电容、第一电容、第一三极管的发射极、第四电容、第二电容构成谐振电路。

作为本发明再进一步的方案：第二三极管的集电极、第三电感、第一电阻、第一三极管的基极构成反馈回路。

作为本发明再进一步的方案：第一三极管、第二三极管为NPN三极管。

作为本发明再进一步的方案：第三电容、第四电容为可调电容器。

进一步的，本发明还提供了一种锁相环，采用了所述的宽带压控振荡器；以及一种通信电路，采用了所述的锁相环。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明buffer电路内的第二三极管的集电极为vco电路内的第一三极管的基极提供直流反馈电压，能调整电路高低频工作时的直流差异性，实现高低频工作时相位噪声指标的整体改善；结合vco电路内置的反馈结构（即传统的负反馈结构），最终保证了频率合成器电容或锁相环电路的工作稳定性，进而获得了稳定的频率。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的宽带压控振荡器的电路示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，一种宽带压控振荡器，包括vco电路和buffer电路；

vco电路，用于产生高频振荡信号，输出给buffer电路；vco电路至少包括第一三极管Q1；

buffer电路，用于对高频振荡信号放大后输出，同时隔离输出端的信号输入；buffer电路至少包括第二三极管Q2；

vco电路的输出端连接buffer电路的输入端，buffer电路的反馈端连接vco电路的输入端，第二三极管Q2的集电极为第一三极管Q1的基极提供直流电压反馈。

在具体的电路场景中：压控振荡器是一种能够产生可调频率输出信号的电路或器件。它的频率可以通过改变输入的控制电压来调节。压控振荡器的基本原理是利用控制电压的变化来改变电路中的元件参数，从而影响振荡器的谐振频率。常见的压控振荡器电路包括谐振电路和反馈电路等。

在压控振荡器中，通常采用一个电压控制电容二极管作为控制元件。通过改变电容二极管的偏置电压，可以改变振荡电路的谐振频率。当控制电压增加时，电容二极管的电容减小，导致振荡电路的谐振频率增加；反之，当控制电压减小时，电容二极管的电容增加，导致振荡电路的谐振频率减小。

压控振荡器广泛应用于无线通信系统中，如锁相环、频率合成器、调制解调器、射频发射器等。通过调节压控振荡器的控制电压，可以实现对无线信号的频率调节和调制。

为了提高压控振荡器的宽带性能，在本实施例中提供了一种改进的技术方案：请参阅图1，vco电路包括第一电容C1、第二电容C2、第一电容器VARACTOR1、第二电容器VARACTOR2、第一电感L1、第二电感L2、第四电感L4、第一电阻R1、第三电阻R3、第四电阻R4、第八电阻R8、第九电阻R9、第一三极管Q1，第一三极管Q1的基极连接第三电阻R3的一端、第一电阻R1的一端、第一电感L1的一端，第一电阻R1的另一端连接buffer电路的反馈端，第一三极管Q1的发射极连接第二电容器VARACTOR2的一端、第四电感L4的一端，第一三极管Q1的集电极连接第二电感L2的一端、buffer电路的输入端，第二电感L2的另一端连接供电电压VCC，第四电感L4的另一端连接第四电阻R4的一端，第四电阻R4的另一端接地，第二电容器VARACTOR2的另一端连接第九电阻R9的一端、第二电容C2的一端，第二电容C2的另一端接地，第九电阻R9的另一端连接第八电阻R8的一端接入调谐电压VT，第八电阻R8的另一端连接第一电容C1的一端、第一电容器VARACTOR1的一端，第一电容C1的另一端接地，第一电容器VARACTOR1的另一端连接第一电感L1的另一端，第三电阻R3的另一端接地。

通过电感、电容吸放电，在第一三极管Q1的集电极处产生振荡信号，输出给buffer电路。图1虚线左侧为vco电路，右侧为buffer电路。

在本实施例中：请参阅图1，buffer电路包括第二电阻R2、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第三电感L3、第二三极管Q2，第二三极管Q2的基极连接第五电阻R5的一端、第六电阻R6的一端、vco电路的输出端，第二三极管Q2的发射极连接第七电阻R7的一端，第二三极管Q2的集电极连接第三电感L3的一端，第六电阻R6的另一端接地，第五电阻R5的另一端连接供电电压VCC，第七电阻R7的另一端接地，第三电感L3的另一端连接第二电阻R2的一端、第一电阻的另一端，第二电阻R2的另一端连接供电电压VCC。

振荡信号输入至第二三极管Q2的基极，经过第二三极管Q2放大后从第二三极管Q2的集电极处输出信号output，基于三极管放大功能，对该信号放大，确保信号强度，同时，输入的振荡信号和输出的信号output通过第二三极管Q2隔离，减少干扰。

在本实施例中：请参阅图1，第一三极管Q1的基极、第一电感L1、第一电容器VARACTOR1、第一电容C1、第一三极管Q1的发射极、第二电容器VARACTOR2、第二电容C2构成谐振电路。

在vco电路的内部，振荡信号经过第一三极管Q1放大后又输出至第一三极管Q1的基极，形成正反馈，加强流经第一三极管Q1的振荡信号，直至频率稳定；第四电阻R4和第七电阻R7作为传统的源极负反馈结构，保证电路的工作稳定性。

在本实施例中：请参阅图1，第二三极管Q2的集电极、第三电感L3、第一电阻R1、第一三极管Q1的基极构成反馈回路。

新增反馈结构：buffer电路内的三极管集电极为vco电路内的三极管基极提供反馈信号，使得电路在不同频率下工作时buffer电路的直流变化与vco电路的直流变化之间形成反馈，而这种反馈引起的vco电路直流变化趋势正是vco电路在宽频带下工作时所需要的，补偿其工作在低频端时更多的直流需求，以保证低频端较优的相位噪声指标。

在本实施例中：请参阅图1，第一三极管Q1、第二三极管Q2为NPN三极管。

NPN三极管是指由两块N型半导体中间夹着一块P型半导体所组成的三极管；也称为晶体三极管，它最主要的功能是电流放大和开关作用，它可以把微弱的电信号变成一定强度的信号。

在本实施例中：请参阅图1，第一电容器VARACTOR1、第二电容器VARACTOR2为可调电容器。

通过调节可调电容器的容值，以此来改变生成的频率信号的频率。

本发明的工作原理是：vco电路产生高频振荡信号，输出给buffer电路；buffer电路对高频振荡信号放大后输出，同时隔离输出端的信号输入；本发明buffer电路内的第二三极管的集电极为vco电路内的第一三极管的基极提供反馈信号，能调整电路高低频工作时的直流差异性，实现高低频工作时相位噪声指标的整体改善；结合vco电路内置的反馈结构（即传统的负反馈结构），保证电路的工作稳定性。

本实施例所述的宽带振荡器可以被应用于诸如但不限于锁相环、频率合成器中。

进一步的，所述锁相环还可以被应用于通信电路中。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种宽带压控振荡器，其特征在于，该宽带压控振荡器包括vco电路和buffer电路；

vco电路，用于产生高频振荡信号，输出给buffer电路；vco电路至少包括第一三极管；

buffer电路，用于对高频振荡信号放大后输出，同时隔离输出端的信号输入；buffer电路至少包括第二三极管；

vco电路的输出端连接buffer电路的输入端，buffer电路的反馈端连接vco电路的输入端，第二三极管的集电极为第一三极管的基极提供直流电压反馈；

所述vco电路包括第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第一电感、第二电感、第四电感、第一电阻、第三电阻、第四电阻、第八电阻、第九电阻、第一三极管，第一三极管的基极连接第三电阻的一端、第一电阻的一端、第一电感的一端，第一电阻的另一端连接buffer电路的反馈端，第一三极管的发射极连接第四电容的一端、第四电感的一端，第一三极管的集电极连接第二电感的一端、buffer电路的输入端，第二电感的另一端连接供电电压，第四电感的另一端连接第四电阻的一端，第四电阻的另一端接地，第四电容的另一端连接第九电阻的一端、第二电容的一端，第二电容的另一端接地，第九电阻的另一端连接第八电阻的一端接入调谐电压VT，第八电阻的另一端连接第一电容的一端、第三电容的一端，第一电容的另一端接地，第三电容的另一端连接第一电感的另一端，第三电阻的另一端接地；

所述buffer电路包括第二电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第三电感、第二三极管，第二三极管的基极连接第五电阻的一端、第六电阻的一端、vco电路的输出端，第二三极管的发射极连接第七电阻的一端，第二三极管的集电极连接第三电感的一端，第六电阻的另一端接地，第五电阻的另一端连接供电电压，第七电阻的另一端接地，第三电感的另一端连接第二电阻的一端、第一电阻的另一端，第二电阻的另一端连接供电电压；

其中，所述第一电阻的另一端为vco电路的输入端，第一三极管的集电极为vco电路的输出端，第五电阻和第六电阻的连接点为buffer电路的输入端，第二电阻和第三电感的连接点为buffer电路的反馈端，第二三极管的集电极为buffer电路的输出端。

2.根据权利要求1所述的宽带压控振荡器，其特征在于，第一三极管的基极、第一电感、第三电容、第一电容、第一三极管的发射极、第四电容、第二电容构成谐振电路。

3.根据权利要求1所述的宽带压控振荡器，其特征在于，第二三极管的集电极、第三电感、第一电阻、第一三极管的基极构成反馈回路。

4.根据权利要求1-3任一项所述的宽带压控振荡器，其特征在于，第一三极管、第二三极管为NPN三极管。

5.根据权利要求1-3任一项所述的宽带压控振荡器，其特征在于，第三电容、第四电容为可调电容器。

6.一种锁相环，其特征在于采用了如权利要求1-5任一项所述的宽带压控振荡器。

7.一种通信电路，其特征在于采用了如权利要求6所述的锁相环。