压控振荡器晶体压控

压控振荡器Voltage Controlled Oscillator（简称VCO）是射频电路的重要组成部分，在通信、电子、航天、航空及医学等诸多领域的用途十分广泛，尤其在通信系统电路中更是与功放具有同等重要地位的必不可少的关键部件。

伴随采用新体制、新技术、新材料和新工艺的现代通信、雷达、电子干扰和电子侦察等电子信息系统的发展，对电子设备及其关键部件VCO的要求也越来越高，而VCO在端接不同负载阻抗下会出现频率偏移现象，由此导致电子设备工作不稳定甚至出现失效，产生严重影响，因此解决VCO的非线性特性（如频率牵引）测试问题并由此实现最优匹配显得日益重要和紧迫。

VCO的非线性特性

以典型双极型晶体管管芯封装的科耳皮兹压控振荡器为例，如图1所示。从图中可以看出，按照振荡器的基本原理其有谐振电路、有源器件及输出负载三部分组成。调谐电压（Vcontrol）从电路左端输入，谐振回路包括变容二极管Cvar、谐振电感L1以及电容C1、C2、C3、C4和C5，其中变容二极管是一种在PN结上加反向偏压时产生电容变化的二极管，用于改变振荡器的电容量以达到输出频率可调的目的；有源器件为双极型晶体管用以放大振荡信号；输出负载为应用该振荡信号的部分，理想状态为50欧姆负载。

当选取的谐振回路器件满足振荡器起振条件时振荡器开始工作，VCO内的有源器件等效构成的负电阻部分所提供的能量能够满足谐振回路所消耗的能量则振荡电路的振荡条件能够得以维持，VCO能够正常工作。

然而，VCO实际的工作状态绝非理想状态，并不是设计时所假定的终端连接理想的50欧姆负载，因此其终端负载条件的变化会导致VCO出现输出振荡频率发生变化的非线性现象，这就是频率牵引，其表征参数为频率牵引系数。从图1可以看出，从VCO输出看去的阻抗变化会引起VCO的有源器件结上直流电压的变化，也就是说，VCO输出反射回来的信号功率能引起晶体管漏电流和偏置点的波动，导致该双极型晶体管集电极与基极之间的电压（Vcb）发生变化，影响集电极与基极之间的电容（Ccb），从而通过影响整个回路的谐振状态和条件导致振荡频率和相位噪声的改变。

图1 典型双极型晶体管VCO模型

解决方案

传统的测试方法是在被测VCO的输出端连接6dB衰减器、定向耦合器和机械式拉伸线，一方面满足终端连接回波损耗12dB的负载条件，另一方面通过手动调节机械式拉伸线实现360度相位的改变。但是这种方法存在着如下问题：

①对操作者能力依赖程度高；

②费时且费力；

③对应不同振荡频率的VCO需要相应工作频段的机械式拉伸线和开/短路技术以避免出现相位调节范围无法满足要求的现象；

④负载阻抗反射系数的模固定且不能灵活调整。因此，测试效率与测试结果都不能很好地满足越来越高的测试要求。

中电科仪器仪表有限公司采用先进的负载牵引测试技术推出基于通用测试仪器的应用解决方案，测试框图如图2所示，使得这一状况得到有效改观，彻底解决测试难题。

图2 VCO非线性特性（频率牵引）测试框图

其中，中电仪器的176X系列主流程控直流电源产品能够为被测VCO提供程控状态下的偏置电源及调谐电压；243X系列功率计产品能够在程控状态下测量各个测试点的输出功率参数；4051X系列频谱分析仪产品能够在程控状态下测量各个测试点的输出频谱或频率参数；定向耦合器实现分离信号分别提供测试信号至功率计和频谱分析仪；自动阻抗调配器在程控状态下沿等效反射系数模

（即回波损耗12dB，驻波比1.67）或其它要求值的等反射系数圆在360º范围内等间距调节相位以实现负载阻抗精确可控变化；主控计算机及系统软件是整个系统的控制中心，一方面实现对系统内各仪器设备的程控并协调各仪器设备按照测试步骤完成测试数据的采集、保存，另一方面根据对自动阻抗调配器进行校准的数据按照S参数级联方式及相关算法计算出等效网络的反射系数和去除通道中各部分插损后的输出功率等参数。所有测试工作均不需要人为干预，可在条件、状态均设置合适的情况下自动完成测试并输出相应的测试结果。

应用实例

图3 HE405

图4 HE486

应用该解决方案对中国电科XX所研制的HE405（频率范围1~2GHz，外观如图3所示）和HE486（频率范围2~3GHz，外观如图4所示）两种TO-8C封装VCO进行测试，测试在不同工作频点下端接负载阻抗沿等反射系数圆360º范围内均匀改变相位时的频偏变化，测试结果如下：

①HE405在工作频率1.6GHz时的频率牵引最大频偏为24.433334MHz，即频率牵引系数为1.53%@1.6GHz；输出功率最大偏移1.10dB，此时输出功率16.00dBm。测试曲线如下图5所示，其中纵坐标为工作频率测试值（Hz），横坐标为沿等反射系数圆360º范围内均匀改变负载阻抗相位时的测试点（该测试结果一共包含36个点）。

图5 HE405工作频率在1.6GHz时的非线性特性（频率牵引）测试曲线

②HE405在工作频率2GHz时的频率牵引最大频偏为24.666666MHz，即频率牵引系数为1.23%@2GHz；输出功率最大偏移1.95dB，此时输出功率15.03dBm。测试曲线如下图6所示，其中纵坐标为工作频率测试值（Hz），横坐标为沿等反射系数圆360º范围内均匀改变负载阻抗相位时的测试点（该测试结果一共包含36个点）。

图6 HE405工作频率在2GHz时的非线性特性（频率牵引）测试曲线

③HE486在工作频率2.5GHz时的频率牵引最大频偏为42.000000MHz，即频率牵引系数为1.68%@2.5GHz；输出功率最大偏移2.15dB，此时输出功率16.70dBm。测试曲线如下图7所示，其中纵坐标为工作频率测试值（Hz），横坐标为沿等反射系数圆360º范围内均匀改变负载阻抗相位时的测试点（该测试结果一共包含36个点）。

图7 HE486工作频率在2.5GHz时的非线性特性（频率牵引）测试曲线

④HE486在工作频率3GHz时的频率牵引最大频偏为40.400000MHz，即频率牵引系数为1.35%@3GHz；输出功率最大偏移1.30dB，此时输出功率14.46dBm。测试曲线如下图8所示，其中纵坐标为工作频率测试值（Hz），横坐标为沿等反射系数圆360º范围内均匀改变负载阻抗相位时的测试点（该测试结果一共包含36个点）。

图8 HE486工作频率在3GHz时的非线性特性（频率牵引）测试曲线

通过与该研究所研制这两个型号VCO的技术指标进行对比，测试取得较为满意的结果，说明中电仪器的该应用解决方案不仅操作简便易行，在测试效率、测试一致性等方面更显示出显著的优越性，可以满足当前VCO的研制、生产等过程中对非线性特性（频率牵引）的测试需求，具有良好的应用前景。

ACL将在今年晚些时候发布他们的多功能离散压控振荡器。

来自德国柏林的ACL（音频电路联盟）正推出一款多功能离散压控振荡器，该产品被描述为一款支持eurorack格式的怪兽级超级振荡器。

一位发言人说：

“看看这个庞大的子振荡器部分！完全可以让这个星球的舞池摇滚起来！”

主要特点：

带有10个精密电位器微调大约1个八度 粗调大约10个八度 V/Oct输入 指数调制 线性调制 线性失谐 低频振荡器（LFO）模式 使用外部“carrier”波形输入、下降/上升边缘同步CV可变软同步到硬同步 使用门信号进行压控振荡器（VCO）核心重置 一个振荡器和一个子振荡器，每个模块都有八度降低，每个都带有锯齿波、反转锯齿波、三角波、矩形波和正弦波。 独立的CV PWM（控制电压脉冲宽度调制）带有锯齿波、三角波和反转锯齿波“carrier”波形选项，可同时用于振荡器和子振荡器

主要功能：

频率控制可使用FINE和COARSE电位器 V/Oct控制电压输入插口，无衰减 Exp FM 控制电压输入插口，通过CV EXP电位器衰减 Lin FM 控制电压输入插孔，由CV LIN电位器衰减 使用LIN DETUNE电位器可调节线性微调量 用于压控振荡器（VCO）或低频振荡器（LFO）模式的HI/LO开关 用于同步波形的SYNC IN输入插口 用于SOFT/HARD同步数量的SYNC CV IN输入插口，通过CV电位器和可调节的S/H电位器衰减 下降/上升边缘同步开关 用于重置VCO核心的门输入插口 CV PWM OSC输入插口，通过CV电位器和可调节的PW电位器衰减 CV PWM SUB OSC输入插口，通过CV电位器和可调节的PW电位器衰减 带有5个独立的输出插口的OSC OUT，可用于锯齿波、反转锯齿波、矩形波、三角波和正弦波 带有5个独立的输出插口的OSC SUB OUT，可用于锯齿波、反转锯齿波、矩形波、三角波和正弦波

价格和上市日期：预计2018年9月或10月上市。

更详细信息，请访问官网。

公司的宽带RF合成器具有精简的系统尺寸、全面的设计功能以及高达13.6 GHz的出色性能。下面就随网络通信小编一起来了解一下相关内容吧。

北京2017年5月3日电 /美通社/ -- Analog Devices, Inc. (ADI)最近推出一款集成(VCO)的13.6 GHz新一代ADF5356，其目标应用为无线基础设施、微波点对点链路、电子测试与测量、以及卫星终端等等。其互补合成器产品ADF4356的工作频率可达6.8 GHz，性能与其相当。

ADI公司推出集成压控振荡器(VCO)的13.6 GHz宽带合成器ADF5356

ADI公司的宽带RF合成器具有精简的系统尺寸、全面的设计功能以及高达13.6 GHz的出色性能

ADF5356产生的RF输出为53.125 MHz至13.6 GHz，频率范围中无任何间隙，因此该器件可作为多频段合成器使用，无需多个特定频段VCO/合成器产品，可减少元件数量、节省电路板空间并降低功耗。由于ADF5356可提供卓越的PLL品质因数(FOM)、超低VCO相位噪声、极低整数边界和相位检测器杂散以及高鉴相频率，因此，既可以实现理想的宽带范围，又无损于其工作性能。

ADF5356和ADF4356基于ADI公司专有的高级SiGe BiCMOS工艺开发，具有业界领先的VCO相位噪声(-113 dBc/Hz @ 100 kHz失调，5 GHz下)，集成rms抖动仅为97 fsec(1 kHz至20 MHz)，整数通道噪底为-227 dBc/Hz。相位检测器杂散电平低于-85 dBc典型值，而相位检测器对照频率可高达125 MHz。

这两款RF合成器可轻松用于设计导入，并且可得到ADIsimPLL的完全支持。ADIsimPLL是ADI公司开发的一款全面而易用的PLL频率合成器设计和仿真工具，适用于评估噪声、锁定时间、抖动以及其他设计考虑因素。为便于设计师进行升级，这两款合成器的引脚与ADI公司现有的ADF5355和ADF4355器件的引脚兼容。

ADF5356和ADF4356的额定温度范围为 -40°C至+85°C 。工作时既可以采用3.3V模拟和数字电源，也可采用5 V电荷泵和VCO电源，具有1.8 V逻辑电平兼容性。

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