CN209659244U - 压控振荡器和多波段压控振荡器切换电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于频率源技术领域，提供了压控振荡器和多波段压控振荡器切换电路。该压控振荡器包括开关控制模块、谐振模块、第一耦合电容、反馈电容、晶体管、偏置模块和保护模块，开关控制模块与晶体管的第一端连接；待调频信号经过谐振模块和第一耦合电容进入晶体管的第一端，开关控制模块根据用户输入控制晶体管导通，偏置模块为晶体管提供偏置电压，保护模块为晶体管提供交流通路，反馈电容将晶体管的第二端的电流反馈给第一端，待调频信号从晶体管的第三端输出得到目标调频信号。本实用新型实施例简化了频率源的设计难度，实现宽频带频率输出，通用性好，在多个压控振荡器同时使用时，压控振荡器之间的调谐线性度好。

Description

压控振荡器和多波段压控振荡器切换电路

技术领域

本实用新型属于频率源技术领域，尤其涉及一种压控振荡器和多波段压控振荡器切换电路。

背景技术

压控振荡器(Voltage Controlled Oscillator，VCO)，指输出频率与输入控制电压有对应关系的振荡电路，广泛应用于频率源系统中。传统的压控振荡器输出的频带较窄，通用性差，在多个压控振荡器同时使用时调谐线性度较差。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种压控振荡器和多波段压控振荡器切换电路，以解决传统的压控振荡器输出的频带较窄，通用性差，在多个压控振荡器同时使用时调谐线性度较差的问题。

本实用新型实施例第一方面提供了一种压控振荡器，包括：开关控制模块、谐振模块、第一耦合电容、反馈电容、晶体管、偏置模块和保护模块；

所述开关控制模块与所述晶体管的第一端连接，所述谐振模块通过所述第一耦合电容与所述晶体管的第一端连接；所述晶体管的第一端还通过所述反馈电容与所述晶体管的第二端连接，所述晶体管的第二端通过所述保护模块接地，所述晶体管的第三端通过所述偏置模块与外部电源连接；

待调频信号依次经过所述谐振模块和所述第一耦合电容进入所述晶体管的第一端，所述开关控制模块根据用户输入控制所述晶体管导通，所述偏置模块为所述晶体管提供偏置电压，所述保护模块为所述晶体管提供交流通路，所述反馈电容将所述晶体管的第二端的电流反馈给所述晶体管的第一端，所述待调频信号从所述晶体管的第三端输出得到目标调频信号。

可选的，所述开关控制模块包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管和第一电感；

所述第一电阻的第一端适于与外部开关元件连接，所述第一电阻的第二端与所述第一开关管的基极、集电极和所述第二电阻的第一端均连接；所述第一开关管的发射极与所述第二开关管的基极和集电极均连接；所述第二开关管的发射极接地；

所述第二电阻的第二端与所述第三开关管的基极、集电极和所述第三电阻的第一端均连接；所述第三开关管的发射极通过所述第四电阻接地；所述第三电阻的第二端与所述第四开关管的基极连接；所述第四开关管的集电极通过所述第一电感与所述晶体管的第一端连接，所述第四开关管的发射极接地。

可选的，所述谐振模块包括：变容二极管、第二电感、第三电感和第一电容；

所述变容二极管的阴极接收所述待调频信号，所述变容二极管的阴极通过所述第一电容接地，所述变容二极管的阳极通过所述第二电感与所述第一耦合电容连接；所述第二电感的一端通过所述第三电感接地。

可选的，所述晶体管为振荡三极管；所述振荡三极管的基极为所述晶体管的第一端，所述振荡三极管的发射极作为所述晶体管的第二端，所述振荡三极管的集电极作为所述晶体管的第三端。

可选的，所述偏置模块包括：第五电阻、第六电阻和第七电阻；

所述第七电阻的第一端适于与外部电源连接，所述第七电阻的第二端与所述第六电阻的第一端和所述晶体管的第三端均连接；所述第六电阻的第二端与所述第五电阻的第一端和所述晶体管的第一端均连接；所述第五电阻的第二端接地。

可选的，所述压控振荡器还包括：第一扼流电感和第二扼流电感；

所述第六电阻的第二端通过所述第一扼流电感与所述晶体管的第一端连接；所述第七电阻的第二端通过所述第二扼流电感与所述晶体管的第三端均连接。

可选的，所述压控振荡器还包括：第一滤波电容和第二滤波电容；

所述第六电阻的第二端通过所述第一滤波电容接地；所述第七电阻的第二端通过所述第二滤波电容接地。

可选的，所述保护模块包括：第三扼流电感、第八电阻和第二电容；

所述第三扼流电感的第一端与所述晶体管的第二端和所述第二电容的第一端均连接，所述第三扼流电感的第二端通过所述第八电阻接地；所述第二电容的第二端接地。

可选的，所述压控振荡器还包括：第二耦合电容；

所述晶体管的第三端与所述第二耦合电容的一端连接；所述待调频信号依次经过所述晶体管和所述第二耦合电容输出，得到目标调频信号。

本实用新型实施例第二方面提供了一种多波段压控振荡器切换电路，包括合路器，还包括多个与所述合路器连接的如实施例第一方面提供的任一项所述的压控振荡器。

本实用新型实施例与现有技术相比存在的有益效果是：该压控振荡器主要包括开关控制模块、谐振模块、第一耦合电容、反馈电容、晶体管、偏置模块和保护模块，开关控制模块与晶体管的第一端连接，结构简单，成本低，简化了频率源系统的设计难度；其中，待调频信号依次经过谐振模块和第一耦合电容进入晶体管的第一端，开关控制模块根据用户输入控制晶体管导通，偏置模块为晶体管提供偏置电压，保护模块为晶体管提供交流通路，反馈电容将晶体管的第二端的电流反馈给晶体管的第一端，待调频信号从晶体管的第三端输出得到目标调频信号，信号噪声小，实现宽频带频率输出，通用性好；在多个压控振荡器同时使用时，可以实现输出频率范围在10GHz～20GHz之间，且多个压控振荡器之间的调谐线性度较小。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的压控振荡器的电路示意图；

图2是本实用新型实施例提供的多波段压控振荡器切换电路的结构示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本实用新型实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本实用新型。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本实用新型的描述。

为了说明本实用新型所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

实施例一

参见图1，本实施例提供的一种压控振荡器，包括开关控制模块110、谐振模块120、第一耦合电容Cr1、反馈电容Cn、晶体管Q1、偏置模块130和保护模块140。开关控制模块110与晶体管Q1的第一端连接，谐振模块120通过第一耦合电容Cr1与晶体管Q1的第一端连接；晶体管Q1的第一端还通过反馈电容Cn与晶体管Q1的第二端连接，晶体管Q1的第二端通过保护模块140接地，晶体管Q1的第三端通过偏置模块130与外部电源连接。

具体的，待调频信号依次经过谐振模块120和第一耦合电容Cr1进入晶体管Q1的第一端，即第一耦合电容Cr1为谐振电路与振荡三极管基极之间的耦合电容，同时影响待调频信号的输出频率；开关控制模块110根据用户输入控制晶体管Q1导通，即开关控制模块110控制晶体管Q1的工作状态，晶体管Q1导通或截止；偏置模块130为晶体管Q1提供偏置电压；保护模块140为晶体管Q1提供交流通路，同时影响待调频信号的输出频率；反馈电容Cn将晶体管Q1的第二端的电流反馈给晶体管Q1的第一端，所述待调频信号从晶体管Q1的第三端输出得到目标调频信号。

上述压控振荡器中，电路结构简单，成本低；输出的目标调频信号噪声小，频带宽，通用性好；在多个压控振荡器同时使用时，可以实现输出频率范围在10GHz～20GHz之间，且多个压控振荡器之间的调谐线性度可以小于2:1。

可选的，本实施例的反馈电容Cn为晶体管Q1的第一端和第二端的反馈电容Cn，在高频条件下，本实施例的反馈电容Cn可由晶体管Q1内的寄生电容代替。

一个实施例中，开关控制模块110可以包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一开关管U1、第二开关管U2、第三开关管U3、第四开关管U4和第一电感L1。可选的，第一开关管U1、第二开关管U2、第三开关管U3和第四开关管U4均可以为三极管，例如NPN三极管。

第一电阻R1的第一端适于与外部开关元件连接，第一电阻R1的第二端与第一开关管U1的基极、集电极和第二电阻R2的第一端均连接；第一开关管U1的发射极与第二开关管U2的基极和集电极均连接；第二开关管U2的发射极接地。第二电阻R2的第二端与第三开关管U3的基极、集电极和第三电阻R3的第一端均连接；第三开关管U3的发射极通过第四电阻R4接地；第三电阻R3的第二端与第四开关管U4的基极连接；第四开关管U4的集电极通过第一电感L1与晶体管Q1的第一端连接，第四开关管U4的发射极接地。

具体的，开关控制模块110的输出连接在晶体管Q1的第一端，控制晶体管Q1的第一端的电位处于正常工作电位或者低于晶体管Q1的开启电压电位，从而使整个压控振荡器处于正常工作或者不工作状态。示例性的，当第一电阻R1的第一端为高电平时，第四开关管U4的基极电位大于本身基极和发射极之间的开启电位，第四开关管U4导通，将晶体管Q1的第一端的电位拉低(小于开启电压)，从而使晶体管Q1截止，压控振荡器工作；当第一电阻R1的第一端为低电平或者悬空时，第四开关管U4截止，则开关控制模块110不影响晶体管Q1的工作状态，从而使压控振荡器处于工作状态。

一个实施例中，谐振模块120包括：变容二极管D1、第二电感L2、第三电感L3和第一电容C1，变容二极管D1的阴极接收所述待调频信号，可以用于对所述待调频信号进行调频。变容二极管D1的阴极通过第一电容C1接地，变容二极管D1的阳极通过第二电感L2与第一耦合电容Cr1连接；第二电感L2的一端通过第三电感L3接地。

其中，第三电感L3还可以为变容二极管D1提供偏置。可选的，本实施例的第三电感L3也可由电阻代替。

可选的，晶体管Q1为振荡三极管；所述振荡三极管的基极为晶体管Q1的第一端，所述振荡三极管的发射极作为晶体管Q1的第二端，所述振荡三极管的集电极作为晶体管Q1的第三端。示例性的，本实施例的振荡三极管可以为GaAs HBT(砷化镓异质结双极晶体管)。GaAs HBT的振荡频率高，使得压控振荡器输出的信号频带宽。

一个实施例中，偏置模块130可以包括：第五电阻R5、第六电阻R6和第七电阻R7；第七电阻R7的第一端适于与外部电源连接，第七电阻R7的第二端与第六电阻R6的第一端和晶体管Q1的第三端均连接；第六电阻R6的第二端与第五电阻R5的第一端和晶体管Q1的第一端均连接；第五电阻R5的第二端接地。

可选的，压控振荡器还可以包括：第一扼流电感Ln1和第二扼流电感Ln2。第一扼流电感Ln1和第二扼流电感Ln2均用于抑制共模干扰信号，使得压控振荡器输出的信号噪声小。具体的，第六电阻R6的第二端通过所述第一扼流电感Ln1与晶体管Q1的第一端连接；第七电阻R7的第二端通过第二扼流电感Ln2与晶体管Q1的第三端均连接。

可选的，所述压控振荡器还可以包括：第一滤波电容Cm1和第二滤波电容Cm2；第六电阻R6的第二端通过第一滤波电容Cm1接地；第七电阻R7的第二端通过第二滤波电容Cm2接地。

一个实施例中，保护模块140可以包括：第三扼流电感Ln3、第八电阻R8和第二电容C2。第三扼流电感Ln3的第一端与晶体管Q1的第二端和第二电容C2的第一端均连接，第三扼流电感Ln3的第二端通过第八电阻R8接地；第二电容C2的第二端接地。其中，第八电阻R8可以为晶体管Q1提供偏置，第二电容C2可以为晶体管Q1提供交流通路，并且可以影响最终压控振荡器输出的信号频率。

可选的，所述压控振荡器还包括：第二电容Cr2；晶体管Q1的第三端与第二电容Cr2的一端连接；所述待调频信号依次经过晶体管Q1和第二电容Cr2输出，得到目标调频信号。

上述压控振荡器，主要包括开关控制模块110、谐振模块120、第一耦合电容Cr1、反馈电容Cn、晶体管Q1、偏置模块130和保护模块140，开关控制模块110与晶体管Q1的第一端连接，结构简单，成本低，简化了频率源系统的设计难度；其中，待调频信号依次经过谐振模块120和第一耦合电容Cr1进入晶体管Q1的第一端，开关控制模块110根据用户输入控制晶体管Q1导通，偏置模块130为晶体管Q1提供偏置电压，保护模块140为晶体管Q1提供交流通路，反馈电容Cn将晶体管Q1的第二端的电流反馈给晶体管Q1的第一端，待调频信号从晶体管Q1的第三端输出得到目标调频信号，该目标调频信号噪声小，稳定且频率范围大，通用性好；另外，在多个压控振荡器同时使用时，可以实现输出频率范围在10GHz～20GHz之间，且多个压控振荡器之间的调谐线性度好于2:1。

实施例二

参见图2，本实施例提供了一种多波段压控振荡器切换电路，包括合路器200，还包括多个与所述合路器连接的上述实施例一提供的任一项所述的压控振荡器100，也具有上述任一种所述的压控振荡器的有益效果。合路器可以将N路压控振荡器100的输出信号合成一路信号，本实施例对合路器的具体结构不做限定。

应理解，本实施例图2示出了压控振荡器100的个数为N个，N为整数，并不是对压控振荡器100个数的限定，即压控振荡器100的个数可以为1个，也可以为2个，还可以为多个。

基于本实施例的多波段压控振荡器切换电路，可以实现信号输出频率在10GHz～20GHz之间，同时多波段压控振荡器之间的调谐线性度小于2：1。示例性的，本实施例可实现频率范围在10GHz～20GHz的双波段压控振荡器(电调电压为0～12V)，还可以实现频率范围在10GHz～20GHz的六波段压控振荡器(电调电压为0～5V)。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

以上所述实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围，均应包括在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种压控振荡器，其特征在于，包括：开关控制模块、谐振模块、第一耦合电容、反馈电容、晶体管、偏置模块和保护模块；

所述开关控制模块与所述晶体管的第一端连接，所述谐振模块通过所述第一耦合电容与所述晶体管的第一端连接；所述晶体管的第一端还通过所述反馈电容与所述晶体管的第二端连接，所述晶体管的第二端通过所述保护模块接地，所述晶体管的第三端通过所述偏置模块与外部电源连接；

待调频信号依次经过所述谐振模块和所述第一耦合电容进入所述晶体管的第一端，所述开关控制模块根据用户输入控制所述晶体管导通，所述偏置模块为所述晶体管提供偏置电压，所述保护模块为所述晶体管提供交流通路，所述反馈电容将所述晶体管的第二端的电流反馈给所述晶体管的第一端，所述待调频信号从所述晶体管的第三端输出得到目标调频信号。

2.如权利要求1所述的压控振荡器，其特征在于，所述开关控制模块包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管和第一电感；

所述第一电阻的第一端适于与外部开关元件连接，所述第一电阻的第二端与所述第一开关管的基极、集电极和所述第二电阻的第一端均连接；所述第一开关管的发射极与所述第二开关管的基极和集电极均连接；所述第二开关管的发射极接地；

所述第二电阻的第二端与所述第三开关管的基极、集电极和所述第三电阻的第一端均连接；所述第三开关管的发射极通过所述第四电阻接地；所述第三电阻的第二端与所述第四开关管的基极连接；所述第四开关管的集电极通过所述第一电感与所述晶体管的第一端连接，所述第四开关管的发射极接地。

3.如权利要求1所述的压控振荡器，其特征在于，所述谐振模块包括：变容二极管、第二电感、第三电感和第一电容；

所述变容二极管的阴极接收所述待调频信号，所述变容二极管的阴极通过所述第一电容接地，所述变容二极管的阳极通过所述第二电感与所述第一耦合电容连接；所述第二电感的一端通过所述第三电感接地。

4.如权利要求1所述的压控振荡器，其特征在于，所述晶体管为振荡三极管；所述振荡三极管的基极为所述晶体管的第一端，所述振荡三极管的发射极作为所述晶体管的第二端，所述振荡三极管的集电极作为所述晶体管的第三端。

5.如权利要求1所述的压控振荡器，其特征在于，所述偏置模块包括：第五电阻、第六电阻和第七电阻；

所述第七电阻的第一端适于与外部电源连接，所述第七电阻的第二端与所述第六电阻的第一端和所述晶体管的第三端均连接；所述第六电阻的第二端与所述第五电阻的第一端和所述晶体管的第一端均连接；所述第五电阻的第二端接地。

6.如权利要求5所述的压控振荡器，其特征在于，所述压控振荡器还包括：第一扼流电感和第二扼流电感；

所述第六电阻的第二端通过所述第一扼流电感与所述晶体管的第一端连接；所述第七电阻的第二端通过所述第二扼流电感与所述晶体管的第三端均连接。

7.如权利要求5所述的压控振荡器，其特征在于，所述压控振荡器还包括：第一滤波电容和第二滤波电容；

所述第六电阻的第二端通过所述第一滤波电容接地；所述第七电阻的第二端通过所述第二滤波电容接地。

8.如权利要求1所述的压控振荡器，其特征在于，所述保护模块包括：第三扼流电感、第八电阻和第二电容；

所述第三扼流电感的第一端与所述晶体管的第二端和所述第二电容的第一端均连接，所述第三扼流电感的第二端通过所述第八电阻接地；所述第二电容的第二端接地。

9.如权利要求1至6任一项所述的压控振荡器，其特征在于，所述压控振荡器还包括：第二耦合电容；

所述晶体管的第三端与所述第二耦合电容的一端连接；所述待调频信号依次经过所述晶体管和所述第二耦合电容输出，得到目标调频信号。

10.一种多波段压控振荡器切换电路，包括合路器，其特征在于，还包括多个与所述合路器连接的如权利要求1至9任一项所述的压控振荡器。