压控振荡器原理和应用说明.docx
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压控振荡器原理和应用说明
压控振荡器（VCO）
一应用范围
用于各种发射机载波源、扩频通讯载波源或作为混频器本振源。
二基本工作原理
利用变容管结电容Cj随反向偏置电压VT变化而变化的特点（VT=0V时Cj是最大值，一般变容管VT落在2V-8V压间，Cj呈线性变化，VT在8-10V则一般为非线性变化，如图1所示，VT在10-20V时，非线性十分明显），结合低噪声振荡电路设计制作成为振荡器，当改变变容管的控制电压，振荡器振荡频率随之改变，这样的振荡器称作压控振荡器（VCO）。
压控振荡器的调谐电压VT要针对所要求的产品类别及典型应用环境（例如用户提供调谐要求，在锁相环使用中泵源提供的输出控制电压范围等）来选择或设计，不同的压控振荡器，对调谐电压VT有不同的要求，一般而言，对调谐线性有较高要求者，VT选在1-10V，对宽频带调谐时，VT则多选择1-20V或1-24V。
图1为变容二极管的V－C特性曲线。
图1变容二极管的V－C特性曲线
三压控振荡器的基本参数
1工作频率：
规定调谐电压范围内的频率范围称作工作频率，通常单位为“MHz”或“GHz”。
2输出功率：
在工作频段内输出功率标称值，用Po表示。
通常单位为“dBmw”。
3输出功率平稳度：
指在输出振荡频率范围内，功率波动最大值，用△P表示，通常单位为“dBmw”。
4调谐灵敏度：
定义为调谐电压每变化1V时，引起振荡频率的变化量，用MHz/△VT表示，在线性区，灵敏度最高，在非线性区灵敏度降低。
5谐波抑制：
定义在测试频点，二次谐波抑制=10Log（P基波/P谐波）（dBmw）。
6推频系数：
定义为供电电压每变化1V时，引起的测试频点振荡频率的变化量，用MHz/V表示。
7相位噪声：
可以表述为，由于寄生寄相引起的杂散噪声频谱，在偏移主振f0为fm的带内，各杂散能量的总和按fin平均值+15f0点频谱能量之比，单位为dBC/Hz；相位噪声特点是频谱能量集中在f0附近，因此fm越小，相噪测量值就越大，目前测量相噪选定的fm有离F01KHz、10KHz和100KHz几种，根据产品特性作相应规定。
产生相噪的因素主要是寄生寄相，但影响寄生寄相的因素较多，较为复杂，不同VCO产品在提高相噪指标方面都会采取相应设计思路和工艺措施。
83dB调制带宽：
是指特定用途的VCO在作调频使用时，调制信号（视频）为1VP－P时，产生的调频频带宽度，主要由双端压控作调频时用户的要求作出设计。
四压控振荡器的使用建议
1作为调幅或脉冲调制的载频频率源时，对振荡频率稳定度和精度要求较高，多采用锁相合成源，由于频率调整方便，精度高，在1-3GHz或更高微波频段上广泛采用；锁相合成源原理方框如图2。
图２锁相合成源原理方框图
2在射频及微波波段直接作调频使用，这是VCO独特优点，可以获得较宽的调频带宽和较好的特性，电路框图如图3。
图中为单端压控情况，在通讯中专门设计双端压控产品，其中一控制端为锁定相位控制中心频率端VT1，另一端接音视频信号或脉冲信号的调制端VT2。
图3射频及微波领域直接调频框图
3频率跟踪系统：
VCO结合数字鉴相和分频技术，制成对微弱载频讯号频率的再生讯号，实现频率自动跟踪，图4。
4多倍频程控扫源：
采用VCO扫描振荡结合混频技术，可以方便地获得多倍频程程控扫描电路，例如：
产生1MHz～1GHz程控扫源，实现原理如图5所示。
5点频或捷变频合成源作接收机本振，制作方便，调整工艺也较简单，在L和S波段电视传播和通讯系统应用极广泛。
6作I/Q调制和解调用VCO，目前广泛采用扩频、跳频、抗干扰通讯，由于I/Q调制和解调的特殊性，在系统载波前端混频，或上变频，解调中频等不同频段都使用VCO，对相噪指标和工作带内杂散频谱的抑制有较严格的要求。
对VCO射频输出端负载迁移现象有严格限制，因此这一类应作专门的设计，而一般都作窄带低相噪设计和制作，宽带电路设计难度大，成本高。
图6为I/Q解调应用示例：
五注意事项：
Ø单独VCO一般不单独作为本振源、载波调制源或信号源使用，因为频率稳定度差。
ØVCO与锁相环构成频率源时，必须有良好的环路设计才能获得良好的相噪和频率稳度。
ØVCO使用线性范围只占f0/VT特性一部分，对于线性有要求应用VT在2-8内选择较合理。
ØVCO调频范围宽，VT变化大，相噪相应变化也大，因此低相噪使用应选适当的频带宽度。
六指标
特点：
·采用电调变容管结合低噪声振荡原理，一体化设计
·小体积·低相噪·高可靠
·具有极广泛的应用领域
VCO表一
型号
工作频率（MHz）
输出功率（dBmw）
调谐电压（V）
调谐灵
敏度（MHz/V）
相位噪声
（dBC/Hz）
谐波抑制（dBc）
推频系数
电源V/mA
结构型号
10KHz
100KHz
JLCO40701J
350-450
10
1-10
12-14
90
100
20
0.3
12/30
JO-1*
JLCO50701J
450-550
10
1-10
12-14
90
100
20
0.3
12/30
JO-1*
JLCO60701J
550-650
10
1-10
12-1
90
100
20
0.3
12/30
JO-1*
JLCO70701J
650-750
10
1-10
12-14
90
100
20
0.35
12/30
JO-1*
JLCO80701J
750-850
10
1-10
12-14
90
100
20
0.35
12/30
JO-1*
JLCO90701J
850-950
10
1-10
12-14
90
100
20
0.35
12/30
JO-1*
JLCO12801J
1050-1500
10
1-10
12-14
90
100
20
0.4
12/30
JO-1*
JLCO18801J
1150-2500
10
1-10
12-14
90
100
20
0.4
12/30
JO-1*
JLCO23801J
1250-3500
10
1-10
12-14
90
100
20
0.4
12/30
JO-1*
JLCO29801J
1350-4500
10
1-10
12-14
90
100
20
0.4
12/30
JO-1*
JO-1引脚：
2：
RF输出；1：
电压；8：
调谐电压；3、4、5：
Ground
注：
*结构可根据用户要求制作
VCO表二
型号
频率范围
（MHz）
输出功率（dBmw）
相位噪声
dBC/Hz
调谐电压（V）
调谐灵敏度（MHz/V）
谐波抑制（dBc）
杂散（dB）
电源（V/mA）
专用外
形结构
10KHz
100KHz
JCO20601J
15-25
10
100
125
1-12
1-3
>20
>60
12/34
JCO37601J
25-50
10
100
130
1-12
2-3
>20
>60
12/34
JCO56601J
37.5-75
10
100
130
1-12
3-4
>20
>60
12/34
JCO75601J
50-100
10
100
130
1-16
4-4.8
>20
>60
12/34
JCO11701J
75-150
10
98
125
1-16
6-6.8
>20
>60
12/34
JCO15701J
100-200
10
98
120
1-16
7-8.6
>20
>60
12/34
JCO22701J
150-300
10
98
120
1-16
9-12
>20
>60
12/34
JCO30701J
200-400
10
95
120
1-16
13.4-17
>20
>60
12/34
JCO56701J
300-535
10
90
115
1-16
11-24
>20
>60
12/34
JCO62701J
485-765
10
90
110
1-16
18-27
>20
>60
12/34
JCO65701J
500-800
10
90
110
1-16
16-40
>20
>60
12/34
JCO70701J
500-900
10
90
110
1-16
16-40
>20
>60
12/34
JCO80701J
600-1000
10
90
110
1-16
30-44
>20
>60
12/34
JCO91701J
700-1125
10
90
110
1-16
21-36
>20
>60
12/34
JCO10701J
800-1300
10
90
110
1-16
18-32
>20
>60
12/34
JCO12801J
900-1600
10
90
110
1-16
21-43
>20
>60
12/34
JCO14801J
1000-1800
10
90
110
1-16
30-50
>20
>60
12/34
JCO17801J
1400-2000
10
90
109
1-12
40-55
>20
>60
12/34
JCO21801J
1800-2400
10
88
108
1-12
50-60
>20
>60
12/34
JCO23801J
2000-2600
10
88
105
1-12
60-78
>20
>60
12/34
JCO25801J
2200-2800
10
86
105
1-12
60-80
>20
>60
12/34
caoporn2287uwLovS3N
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