CN203563052U - 低相噪压控振荡器 - Google Patents

Abstract

一种低相噪压控振荡器，包括实现正弦波振荡的振荡单元、接振荡单元中LC调谐元件与其一起组成LC调谐带宽电路的可变电抗元件一、接振荡单元输出端的低通滤波器以及为所述振荡单元供电的直流电源和作用于可变电抗元件一的控制电源，振荡单元采用电容三点式克拉泼电路，与LC调谐带宽电路共同产生正弦波频率信号，振荡单元与低通滤波器之间设置有电阻衰减器，本实用新型振荡部分采用场效应管作为振荡管，频率稳定度好、功率增益高、噪声小，可变电抗元件使用高Q值变容管，调控范围宽，电阻衰减网络在控制输出电平及阻抗匹配上简单方便，低通滤波器采用Π型LC输出网络，有效抑制谐波及杂波，灵活方便，压控振荡器整体电路噪声较低。

Description

低相噪压控振荡器

技术领域

本实用新型属于频率合成及数字锁相合成技术领域，特别涉及一种低相噪压控振荡器。

背景技术

在现代电子系统中尤其是微波收发信机中大量采用频率合成器作为本振，而现代频率合成器主要采用数字锁相合成技术，压控振荡器（VCO）作为锁相合成器的关键电路及重要组成部分，受到越来越多的关注。小体积、宽调谐范围及低相位噪声是压控振荡器（VCO）设计追求的主要指标。

集成压控振荡器（VCO），由于体积小、便于调试，近年来广泛应用于锁相环电路中。目前大多集成压控振荡器（VCO），“相位噪声”指标较差，一般在-105dBc/Hz（10kHz），反映到锁相环输出中，“相位噪声”也仅有-100dBc/Hz（10kHz）左右。而作为收发信机中的本振，“频谱”及“噪声”指标会更差一些。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种低相噪压控振荡器，其特点是采用表面贴结构、体积小、调谐范围宽、温度使用范围宽及相位噪声低。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种低相噪压控振荡器，包括：

实现正弦波振荡的振荡单元；

接振荡单元中LC调谐元件与其一起组成LC调谐带宽电路的可变电抗元件一；

接振荡单元输出端的低通滤波器；

以及，

为所述振荡单元供电的直流电源和作用于可变电抗元件一的控制电源。

所述振荡单元采用电容三点式克拉泼电路，与LC调谐带宽电路共同产生正弦波频率信号。

所述电容三点式克拉泼电路中的振荡管采用场效应管，电感选用空心线圈。

所述可变电抗元件一为贴片变容二极管，与振荡单元中电感电容相串联组成LC调谐带宽电路。

所述振荡单元与低通滤波器之间设置有电阻衰减器。

所述电阻衰减器采用T形电阻网络电路，信号衰减3dB，阻抗50Ω。

所述低通滤波器为Π型LC低通滤波器，其截止频率高于振荡单元输出频率。

所述Π型LC低通滤波器中，L作为串联臂固定不变，C由可变电抗元件二替代，可变电抗元件二由所述控制电源控制。

所述直流电源接有滤波电路一，控制电源接有滤波电路二。

所述滤波电路一和滤波电路二均为电容、电感滤波电路。

与现有技术相比，本实用新型振荡部分采用场效应管作为振荡管，频率稳定度好、功率增益高，噪声小。可变电抗元件使用高Q值变容管，调控范围宽。采用了电阻衰减网络，在控制输出电平及阻抗匹配上简单方便。低通滤波器采用Π型LC输出网络，电容“C”是外部电压控制的可变电抗元件（变容管），有效抑制谐波及杂波，灵活方便。另外，电路中采用一系列高Q值元件，降低压控振荡器（VCO）整体电路噪声。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图。

图2是本实用新型振荡单元电路图。

图3是本实用新型LC调谐带宽电路示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明本实用新型的实施方式。

如图1所示，一种低相噪压控振荡器（VCO），工作频率72MHz～102MHz，用于短波电台频率合成单元，采用表面贴结构，由带元件的印制板与壳体组成，印制板上电路部分实现低相噪压控振荡器（VCO）所有功能，由电源、滤波电路、频率调谐电路、振荡单元、电阻衰减器、低通滤波器等组成。印制板四周留镀涂半圆过孔，其中电源、输出、控制端与地绝缘，便于表面贴装。壳体四底端留小脚，扣于印制板上，四周与印制板接触部分用锡封。电源经滤波电路后一路提供给振荡器单元，一路提供给LC调谐带宽电路；所述LC调谐带宽电路接入振荡器单元产生规定频率信号，经低通滤波器输出。压控振荡器（VCO）在外部直流电源（5V）及控制电压（2.5V～10V）供电工作时，产生72MHz～102MHz正弦波频率信号，此频率范围内任一点频率信号均可满足在偏离主频10KHz处相位噪声优于-130dBc。

参照附图1，本实用新型的直流电源接有滤波电路一，控制电源接有滤波电路二，用于消除电源纹波对电路的影响，降低外部电源引起的噪声。滤波电路采用普通的电容、电感滤波。

参照附图1，本实用新型在振荡单元后接入了衰减器，采用衰减器的目的是调节电路的传输电平，改善电路的阻抗匹配，稳定阻抗。为了使各频率衰减相同，衰减器电路应该是纯电阻性的。因此，本衰减器采用T形电阻网络电路，信号衰减3dB，50Ω阻抗。T形电阻衰减器中电阻值在确定了阻抗及衰减量后，可用公式及查表方法计算得到。

参照附图1，本实用新型在频率信号输出端采用了Π型LC低通滤波器输出网络，其截止频率适当高于振荡器输出频率。其主要作用是抑制无用高频信号及杂波，控制谐波分量，同时还可调节输出幅度。本Π型LC低通滤波器中L作为串联臂固定不变，但C由可变电抗元件二替代，可变电抗元件二也选用变容二极管，变容二极管由外部反向电压控制。这样作的目的是使低通滤波器的截止频率与压控振荡器输出频率在某个量级成线性关系，保证振荡器在72MHz～102MHz有用频率信号输出时，抑制及调节作用始终起作用。

如图2所示，振荡单元采用电容三点式克拉泼电路，与LC调谐带宽电路共同产生正弦波频率信号，振荡管采用场效应管V1，其输入阻抗极高，使回路的有载Q值较高，有利于稳定振荡频率与幅度；同时，场效应管功率增益高，噪声小。振荡单元部分的电感L2选用空心线圈，Q值高，产生振荡频率信号噪声小。

如图3所示，可变电抗元件一与振荡单元中LC调谐元件共同组成调谐带宽电路，控制振荡器频率变化范围。本实用新型可变电抗元件采用高Q值的贴片变容二极管V2，反向连接。管子与振荡单元中电感电容串联组成LC调谐带宽电路，产生相应的频率信号。压控振荡器（VCO）工作时，控制电压加在可变电抗元件一上。由于变容管随反向控制电压增大而容值减小，反映到振荡单元中频率信号由小到大，从而实现输出规定范围内的频率信号。

本实用新型采用壳体直接扣于振荡器印制板上，周围与印制板接触部分用锡封焊。壳体为金属导热材料，具有良好的接地和导热性能，并能减小内部电子元件之间的电磁干扰。

本实用新型低相噪压控振荡器（VCO）经过测试与使用，其控制简单、相位噪声低、调谐范围宽，频率稳定性好，功耗低，适用温度范围宽，工作稳定可靠，能有效降低频率合成单元的噪声，改善短波电台性能。

Claims (10)

1.一种低相噪压控振荡器，其特征在于，包括：

实现正弦波振荡的振荡单元；

接振荡单元中LC调谐元件与其一起组成LC调谐带宽电路的可变电抗元件一；

接振荡单元输出端的低通滤波器；

以及，

为所述振荡单元供电的直流电源和作用于可变电抗元件一的控制电源。

2.根据权利要求1所述的低相噪压控振荡器，其特征在于，所述振荡单元采用电容三点式克拉泼电路，与LC调谐带宽电路共同产生正弦波频率信号。

3.根据权利要求2所述的低相噪压控振荡器，其特征在于，所述电容三点式克拉泼电路中的振荡管采用场效应管，电感选用空心线圈。

4.根据权利要求1所述的低相噪压控振荡器，其特征在于，所述可变电抗元件一为贴片变容二极管，与振荡单元中电感电容相串联组成LC调谐带宽电路。

5.根据权利要求1所述的低相噪压控振荡器，其特征在于，所述振荡单元与低通滤波器之间设置有电阻衰减器。

6.根据权利要求5所述的低相噪压控振荡器，其特征在于，所述电阻衰减器采用T形电阻网络电路，信号衰减3dB，阻抗50Ω。

7.根据权利要求1或5所述的低相噪压控振荡器，其特征在于，所述低通滤波器为Π型LC低通滤波器，其截止频率高于振荡单元输出频率。

8.根据权利要求7所述的低相噪压控振荡器，其特征在于，所述Π型LC低通滤波器中，L作为串联臂固定不变，C由可变电抗元件二替代，可变电抗元件二由所述控制电源控制。

9.根据权利要求1所述的低相噪压控振荡器，其特征在于，所述直流电源接有滤波电路一，控制电源接有滤波电路二。

10.根据权利要求9所述的低相噪压控振荡器，其特征在于，所述滤波电路一和滤波电路二均为电容、电感滤波电路。

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