CN216216779U - 板载高频压控振荡器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种板载高频压控振荡器，包括依次连接的选频单元、起振模块、缓冲模块、匹配单元。本实用新型采用两级放大器cascade结构：第一级的振荡电路采用共集电极组态，降低负载牵引效应，提高隔离度；第二级的三极管作为放大缓冲电路，使得压控振荡器拥有较好的输出隔离度。同时为了提高工作频率，振荡器电路使用了小容值的变容二极管、高Q值集成化的振荡电感以及高截止频率的三极管等技术。封装采用标准的7mm×9mm带屏蔽罩封装。满足高频段、高集成度和标准封装尺寸的设计需求。

Description

板载高频压控振荡器

技术领域

本实用新型涉及压控振荡器领域，特别涉及一种板载高频压控振荡器。

背景技术

压控振荡器，即VCO，是射频电路的重要组成部分。压控振荡器自诞生以来就一直在通信、电子等领域扮演重要的角色，具有广泛的用途。在无线电技术发展的初期，它就在发射机中用来产生高频载波电压，在超外差接收机中用作本机振荡器，成为发射和接收设备的基本部件。随着通信技术的发展，新的设备逐渐普及了频分复用、跳频等各种信号调制方式，因此压控振荡器电路在电子通信领域的作用越来越大，地位越来越重要。随着通讯频点的提高，压控振荡器的设计难度也不断提高。

实用新型内容

本实用新型目的是：提出一种板载高频压控振荡器，满足高频段、高集成度和标准封装尺寸的设计需求。为达到上述目的，本实用新型采用两级放大器cascade结构：第一级振荡电路采用共集电极组态，降低负载牵引效应，提高隔离度；第二级三极管作为放大缓冲电路，使得压控振荡器拥有较好的输出隔离度。同时为了提高工作频率，振荡器电路使用了小容值的变容二极管、高Q值集成化的振荡电感以及高截止频率的三极管等技术。封装采用标准的7mm×9mm带屏蔽罩封装。

本实用新型的技术方案是：

板载高频压控振荡器，包括依次连接的选频单元、起振模块、缓冲模块、匹配单元。

优选的，所述起振模块包括振荡管Q1及其谐振回路，所述振荡管Q1采用共集电极组态，谐振回路中采用变容二极管VC。

优选的，所述谐振回路中还包括电感L1、电容C2、C3、C4、C5，所述变容二极管VC的阳极通过电感L1接地，变容二极管VC的阴极通过电容C2接地；电容C3为接入电容，一端与变容二极管VC的阴极同时连接选频单元的输出端，另一端连接振荡管Q1的基极，振荡管Q1基极与发射极之间通过电容C4连接，发射极通过依次串联的电阻R2、电感L3接地，发射极还通过电容C5接地；集电极与基极之间通过偏置电阻R1连接。

优选的，所述选频单元包括扼流电感L2、去耦电容C1，所述起振模块的变容二极管VC的阴极通过扼流电感L2连接到振荡器的调谐端VT，调谐端VT通过去耦电容C1接地。

优选的，所述缓冲模块包括缓冲管Q2、偏置电阻R3、电容C6、C7，所述缓冲管Q2的基极分别通过电容C6连接振荡管Q1的发射极、通过偏置电阻R3连接偏置电压VCC, 缓冲管Q2的发射极连接振荡管Q1的集电极，并通过电容C7接地，缓冲管Q2的集电极连接匹配单元。

优选的，所述匹配单元包括电感L4、L5，电容C9、C10；缓冲管Q2的集电极通过电感L4连接偏置电压VCC，通过电容C9接地，通过依次串联的电感L5、电容C10连接振荡器的调谐输出端RFOUT。

优选的，所述电容C7的容值C7>>C3、C4、C6。

优选的，所述起振模块的谐振回路采用clapp振荡结构、电容/电感三点式振荡结构、selier振荡结构中的一种。

优选的，所振荡器外部使用金属屏蔽罩完全覆盖所有电路结构。

优选的，所振荡器采用7mm×9mm的通用封装尺寸。

本实用新型的优点是：

1、本实用新型提出的板载高频压控振荡器，优化了变容二极管的接入系数、使用了小容值的变容二极管、高Q值集成化的振荡电感以及高截止频率的三极管等技术提高了工作频率，使用高隔离度的有源缓冲结构改善相噪，内部集成输出匹配减少外围电路复杂度；

2、本实用新型提出的板载高频压控振荡器，外部使用金属屏蔽罩完全覆盖所有电路结构，用于消除外界电磁、温度、湿度等环境因素对电路振荡波形的影响，对内部电路也起到物理保护的作用，进一步提高了振荡系统的隔离度和稳定性，采用7mm×9mm的通用封装尺寸，具有很好的市场竞争力。

附图说明

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型提出的板载高频压控振荡器的模块示意图；

图2为本实用新型提出的板载高频压控振荡器的电路原理图；

图3为实施例的板载高频压控振荡器等效原理图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型板载高频压控振荡器，包括依次连接的I：选频单元、Ⅱ：起振模块、Ⅲ：缓冲模块、Ⅳ：匹配单元。

选频单元：通过振荡器的调谐端VT不同电压的输入使得起振模块内的变容二极管VC容值发生变化，不同的容值与振荡电感发生谐振从而确定了不同的输出频点。

起振模块：选用在高频段拥有较高增益的三极管作为振荡管，利用三极管发射级接出的两个振荡电容进行分压，给振荡电路提供合适的反馈信号，直到振荡管开始起振并稳定工作。

缓冲模块：此模块三极管采用共射接法，主要有两个作用，第一个作用是给前一级振荡管提供缓冲保护，防止输出阻抗的变化对振荡频率产生影响，第二个作用是进一步放大振荡管输出信号。

匹配单元：用于匹配第二级三极管的输出阻抗，使得最终的输出波形拥有较好的平坦度和较大的输出功率，同时此单元还集成二次谐波的陷波结构，用于抑制输出频点的二次谐波。

具体实施时，如图2所示，本实施例的板载高频压控振荡器各模块具体电路原理如下。

I：选频单元，包括较大感值的扼流电感L2、去耦电容C1，起振模块的变容二极管VC的阴极通过扼流电感L2连接到振荡器的调谐端VT，调谐端VT通过去耦电容C1接地。上述选频单元结构可减小振荡信号对调谐端的影响，同时也可以减少调谐电压上的高频干扰对VC结电容的影响。

Ⅱ：起振模块，包括振荡管Q1及其谐振回路，所述振荡管Q1采用共集电极组态，谐振回路中包括变容二极管VC、电感L1、电容C2、C3、C4、C5，所述变容二极管VC的阳极通过电感L1接地，变容二极管VC的阴极通过电容C2接地；并联电容C2的作用是在接入电容C3的基础上，进一步降低震荡管Q1极间电容变化带来的不利影响，提高谐振网络的频率稳定性；电容C3为接入电容，可以调整变容二极管VC的接入量，电容C3一端与变容二极管VC的阴极同时连接选频单元的输出端，另一端连接振荡管Q1的基极，振荡管Q1基极与发射极之间通过电容C4连接，发射极通过依次串联的电阻R2、电感L3接地，发射极还通过电容C5接地，电阻R2、电感L3提供直流通路；集电极与基极之间通过偏置电阻R1连接。

本实施例的谐振回路采用的是clapp振荡结构，也可以采用传统的电容/电感三点式、selier振荡等其他振荡电路结构。

Ⅲ：缓冲模块，包括缓冲管Q2、偏置电阻R3、电容C6、C7，所述缓冲管Q2采用共发射极组态，缓冲管Q2的基极分别通过电容C6连接振荡管Q1的发射极、通过偏置电阻R3连接偏置电压VCC, 缓冲管Q2的发射极连接振荡管Q1的集电极，并通过电容C7接地，缓冲管Q2的集电极连接匹配单元。

振荡器输出阻抗失配时，反射回来的信号功率将引起偏置点的波动，其结果是Q1集电极到基极电压Vcb的波动改变了集电极与基极之间的结电容Ccb，因为Q1的极间结电容Cce、Cbe、Ccb均并联在C4、C5以及回路两端，结电容的变化必然会影响整个回路的谐振从而改变振荡器频率并影响相噪。为提高VCO的负载牵引特性，采用在振荡电路与负载之间增加缓冲管Q2的方法。

所述电容C7的容值C7>>C3、C4、C6，相当于缓冲管Q2的发射极交流接地，使得振荡管Q1的集电极和电感L1的接地端交流相连。

Ⅳ：匹配单元，包括电感L4、L5，电容C9、C10；缓冲管Q2的集电极通过电感L4连接偏置电压VCC，通过电容C9接地，通过依次串联的电感L5、电容C10连接振荡器的调谐输出端RFOUT。所述偏置电压VCC还通过电容C8接地，所述电感L4、电容C9构成并联谐振网络，电感L5、电容C10构成串联谐振网络，能进一步滤除振荡信号中的谐波成分。

如图3所示，为上述实施例的板载高频压控振荡器等效原理图。

本实施例的板载高频压控振荡器，优化了变容二极管的接入系数、使用了小容值的变容二极管、高Q值集成化的振荡电感以及高截止频率的三极管等技术提高了工作频率，使用高隔离度的有源缓冲结构改善相噪，内部集成输出匹配减少外围电路复杂度；外部使用金属屏蔽罩完全覆盖所有电路结构，用于消除外界电磁、温度、湿度等环境因素对电路振荡波形的影响，对内部电路也起到物理保护的作用，进一步提高了振荡系统的隔离度和稳定性，采用7mm×9mm的通用封装尺寸，具有很好的市场竞争力。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.板载高频压控振荡器，其特征在于，包括依次连接的选频单元、起振模块、缓冲模块、匹配单元。

2.根据权利要求1所述的板载高频压控振荡器，其特征在于，所述起振模块包括振荡管Q1及其谐振回路，所述振荡管Q1采用共集电极组态，谐振回路中采用变容二极管VC。

3.根据权利要求2所述的板载高频压控振荡器，其特征在于，所述谐振回路中还包括电感L1、电容C2、C3、C4、C5，所述变容二极管VC的阳极通过电感L1接地，变容二极管VC的阴极通过电容C2接地；电容C3为接入电容，一端与变容二极管VC的阴极同时连接选频单元的输出端，另一端连接振荡管Q1的基极，振荡管Q1基极与发射极之间通过电容C4连接，发射极通过依次串联的电阻R2、电感L3接地，发射极还通过电容C5接地；集电极与基极之间通过偏置电阻R1连接。

4.根据权利要求3所述的板载高频压控振荡器，其特征在于，所述选频单元包括扼流电感L2、去耦电容C1，所述起振模块的变容二极管VC的阴极通过扼流电感L2连接到振荡器的调谐端VT，调谐端VT通过去耦电容C1接地。

5.根据权利要求4所述的板载高频压控振荡器，其特征在于，所述缓冲模块包括缓冲管Q2、偏置电阻R3、电容C6、C7，所述缓冲管Q2的基极分别通过电容C6连接振荡管Q1的发射极、通过偏置电阻R3连接偏置电压VCC, 缓冲管Q2的发射极连接振荡管Q1的集电极，并通过电容C7接地，缓冲管Q2的集电极连接匹配单元。

6.根据权利要求2所述的板载高频压控振荡器，其特征在于，所述匹配单元包括电感L4、L5，电容C9、C10；缓冲管Q2的集电极通过电感L4连接偏置电压VCC，通过电容C9接地，通过依次串联的电感L5、电容C10连接振荡器的调谐输出端RFOUT。

7.根据权利要求5所述的板载高频压控振荡器，其特征在于，所述电容C7的容值C7>>C3、C4、C6。

8.根据权利要求2所述的板载高频压控振荡器，其特征在于，所述起振模块的谐振回路采用clapp振荡结构、电容/电感三点式振荡结构、selier振荡结构中的一种。

9.根据权利要求1-8任一项所述的板载高频压控振荡器，其特征在于，所振荡器外部使用金属屏蔽罩完全覆盖所有电路结构。

10.根据权利要求9所述的板载高频压控振荡器，其特征在于，所振荡器采用7mm×9mm的通用封装尺寸。

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