3GHz~6GHz线性宽带压控振荡器研究

摘要

随着无线通信的飞速发展，空间中存在着不同的无线电信号，其中包含许多有用的信号，同时也含有许多无用的干扰信号。为了整治空间中的非法干扰信号，让空间中信号越来越规范，监听接收机越来越被人们所需要。而在接收机中，频率源对接收机指标有着至关重要的影响。本论文所研究的宽带线性压控振荡器是锁相环中的重要模块，压控振荡器通过调节控制电压来实现对接收机第一本振频率的控制。所以压控振荡器也成为重点研究对象，振荡器的性能与接收机的灵敏度、噪声以及工作带宽等都有很大的关系。因此在接收机中振荡器不仅要求满足高相位噪声指标和功率指标，同时还需具有宽带调谐范围的特性。 本文首先介绍了VCO的发展状况和历史背景，然后分析了压控振荡器工作原理，并阐述了振荡器负反馈的原理和噪声相关理论。 在分析了相关原理后，开始提出了宽带压控振荡器的设计步骤，并使用 ADS对关键器件三极管BFP520和变容二极管BB857进行了建模和仿真，最终设计出3~6GHz的宽带压控振荡器，同时制作出相应的实物。 接着，本文利用ADI集成锁相环芯片HMC704对进行了锁相环电路的仿真设计。在锁相环的设计中也介绍了电路设计方法、锁相环输出频率控制方法、锁相环噪声的影响因数以及频率控制模式对锁相环杂散的影响。利用所设计的锁相环电路对宽带VCO近端相位噪声进行了改善，并测试了相关数据。 最终设计出的锁相环输出频率范围为3~6GHz，频率步进可达1Hz，相位噪声优于102dBc/Hz@100kHz，满足设计要求。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1研究工作的背景与意义

1.2压控振荡器国内外研究历史与现状

1.3研究内容及设计指标

1.4本论文的结构安排

第二章 VCO基本原理

2.1振荡器工作原理

2.2宽带压控振荡器介绍

2.3噪声特性

2.4本章小结

第三章 VCO电路设计与仿真

3.1宽带VCO设计方案

3.2变容二极管建模

3.3晶体管建模

3.4 VCO电路仿真

3.5 压控振荡器PCB制作

3.6本章小结

第四章 基于VCO的锁相环设计

4.1接收机频率下变频方案介绍

4.2第一本振锁相环设计

4.3锁相环PCB设计

4.4腔体隔离

4.5本章小结

第五章 测试结果及分析

5.1 VCO测试

5.2锁相环测试

5.3测试中遇到的问题及解决方法

第六章 全文总结与展望

6.1全文总结

6.2后续工作展望

致谢

参考文献