专利名称：高频电压控制振荡器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种振荡器，尤其涉及一种高频电压控制振荡器。
技术背景电压控制振荡器(Voltage Controlled Oscillator, VCO )是一种其 震荡频率随外加控制电压变化的振荡器，用以实现锁相环控制(PLL) 和其它频率合成源电路的快速频率调谐。电压控制振荡器为一常用的 元件，广泛应用于无线通信产中锁相环控制(PLL)数字频率锁相环 电路的通信微波部件。如军用及民用电台、无绳电话、无线麦克风、 市话通、CDMA及GSM手机等高科技领域。目前现有的高频压控振荡器通常釆用传统电感元件或1/4入谐振 微带线设计，其体积较大，工作频率范围也比较低，相位噪声大。在 振荡频率中心两端超过一定频率范围时会出现振幅衰减，即输出功率 降低。另外通常1/4入谐振微带线设计在PCB的第三层，由于无法目 视，需要用较大功率的激光雕刻机从PCB铜箔底层(即第四层)切入 到第三层制作1/4 A谐振微带线，易造成雕刻错位或损伤，而且频率调整 范围窄。发明内容本发明实施例提供了 一种体积小巧，相位噪声低的高频电压控制 振荡器，可以在较宽的谐振频率范围内调谐频率信号而不降低输出功 率。本发明实施例提供的一种高频电压控制振荡器，其包括依次耦合
连接的调谐电路、振荡电路和緩沖放大电路，所述调谐电if各中的LC 并联宽频谐振电路由 一个PCB电路板印制的平面螺旋孩克带线电感和一 个谐振电容组成，用于通过调整所述平面螺旋微带线电感或谐振电容， 获得不同谐振频率。进一步，所述平面螺旋微带线电感的前端设置有一个频率调整焊 盘，通过在所述平面螺旋微带线电感的频率调整焊盘上用激光雕刻或 人工雕刻凹槽的方式来校准谐振中心频率。更进一步，所述平面螺旋微带线电感位于PCB电路板顶层，用于 方便人工调整所述频率调整焊盘。再进一步，所述高频电压控制振荡器中的电感都采用由PCB电路 板印制的微带线电感，所述高频压控振荡器采用4层PCB结构设计， 形成微型表面贴装型产品。本发明实施例的优点在于采用PCB电路板印制的平面螺旋微带 线电感与不同容量的谐振电容匹配组成的LC并联宽频谐振电路，可 以在600MHz到1200MHz谐振频率范围内方便调谐频率信号而不降低 振荡器输出功率。克服了通常采用1/4入谐振微带线在振荡频率中心两 端一定的频率范围时出现的振幅衰减情况；所述高频电压控制振荡器中的电感都采用由PCB电路板印制的微 带线电感，不仅减小了振荡器体积，还提高了的频率稳定度，有效降 低相位噪音，且VCO在振荡带宽内输出功率波动小于5%;通过设置在PCB顶层的频率调整悍盘非常便于激光微调，克服了 因谐振微带设计在PCB第三层，由于无法目视，而需要用较大功率激 光雕刻机从PCB铜箔底层(即第四层)切入第三层1/4入谐振微带线、 易造成雕刻错位或损伤、频率调整范围窄的缺点。
图1为本发明实施例提供的高频电压控制振荡器基本电路示意
图；图2为本发明实施例提供的高频电压控制振荡器中的螺旋微带线 电感L2的结构示意图；图3为本发明实施例情况1下的相位噪声测试结果图； 图4为本发明实施例情况2下的相位噪声测试结果图。
具体实施方式
下面结合附图来对本发明的具体实施例进行说明。如图l所示，本发明实施例提供了一种高频压控振荡器，其包括 调谐电^各100、 4展荡电^各200、緩冲^L大电^各300，及匹配网络电路。所述调谐电路100由电容Cl、 C2、 C3、 C4、电感L1、 L2和变容 二极管Dl构成。其中所述电感Ll 一端和接地的电容Cl并联后耦才妄 调谐电压VT的输入端，所述电感Ll另 一端与电容C2、变容二极管 Dl之间的节点连接，所述电容C2的另 一端与所述平面螺旋微带线电 感L2、谐振电容C3组成的LC并联宽频谐振电路耦接，并通过电容 C4将谐振频率信号耦合到振荡电路，所述变容二极管Dl、电容C3 和电感L2的7^共端4^地。所述调谐电路中的LC并联宽频谐振电路由一个PCB电路板印制 的平面螺旋微带线电感L2和一个谐振电容C3组成，用于通过调整所 述平面螺旋孩吏带线电感或谐振电容的匹配参凄t ，比如调整所述谐振电 容C3的电容量，所述高频电压控制振荡器系列产品可得到600MHz~ 1200 MHz频率范围的各种谐振频率频点，单一频点高频电压控制振 荡器的工作频率范围为45~ 240MHz，并且高频电压控制振荡器在振 荡带宽内输出功率波动小于5 % 。作为一种实施方式，当调谐电压VT输入谐振电路100时，变容 二极管Dl将改变容量，使谐振电路100的谐振频率随之改变。调谐 电路100应用不同容量比(C1V/C4V)的变容二极Dl管可获得单频点45 ~ 240 MHz振荡频率范围。所述的振荡电^各200由电阻Rl、 R2、 R3、 R4构成V1的直流偏 置电路，由电容C5、 C6、三极管VI构成克拉泼三点式振荡电路；其 中所述三极管VI的基极通过电容C4耦合调谐电路，三极管VI的发 射极串联电阻R4和电感L3至接地端，用于射频4厄流，所述电容C5 一端与三极管VI基极相连，另一端和C6串联后接地，电容C5和C6 之间的节点与三极管VI射极相连。振荡电路200的振荡频率信号由 三极管VI集电极经电容C8耦合到緩冲放大电路300的三极管V2基 极。所述緩冲放大电路300由电阻R5、 R6、 R7、三极管V2、电容C9 和电感L4构成，其中所述电阻R5、 R6、 R7、 L4构成緩冲;j文大电3各三 极管V2的直流偏置电路，振荡电路振荡三极管VI振荡电路信号由 C8耦合到緩冲放大电路三极管V2的基极；所述緩冲放大电路三极管 V2基极通过所述电阻R5接直流工作电源(上偏值)，三极管V2基极还 与R6(下偏值)串联后接地，电感L4的一端接直流工作电源，另一端 与三极管V2的集电极连接，所述电容C9和R7组成并联电路与三极 管V2的发射极相连。电容CIO、 Cll作为緩冲放大电路RF输出网络匹配电路 所述高频电压控制振荡器中的电感，即L1、 L2、 L3和L4，都采 用由PCB电路板印制的微带线制作，减小了电感体积；所述高频压控 振荡器中的变容二极管采用SOT523封装；所述高频电压控制振荡器中的电阻和电容都采用SMD0402封装； 所述高频电压控制振荡器采用4层PCB结构设计，总厚度0.6mm， 外观尺寸仅9*7*2mm,形成微型的表面贴装型产品。所以本高频电压控制振荡器具有体积小、功耗低的优点。 由于采用PCB平面螺旋微带线的电感L2与不同容量的电容C3 匹配调整，高频电压控制振荡器就可以输出从600MHz到1200MHz的各频点的频率，克服了通常采用1/4入谐振微带线在振荡频率中心两 端超过一定频率范围时出现的振幅衰减；采用高Q值、低损耗特性的PCB平面螺旋微带线的电感L2和Ll、 L3、 L4等用PCB微带线电感，提高了 VCO的频率稳定度，有效降低相 位噪音，且VCO在振荡带宽内输出功率波动小于5%。如图2所示，本发明实施例提供的高频压控振荡器中的所述平面 螺旋微带线电感L2，所述平面螺旋微带线电感L2位于PCB顶层，其 螺旋状微带线电感L2体积很小，并在所述平面螺旋微带线电感L2的 前端用激光雕刻工艺形成一个频率调整铜箔焊盘，即图中的黑色方块， 用来在焊盘上通过激光雕刻或人工雕刻凹槽的方式来校准谐振中心频 率。根据不同的频宽，频率调整范围约为-10 20MHZ。通过设置在 PCB顶层的频率调整焊盘非常便于激光微调，克服了因谐振微带设计 在PCB第三层，由于无法目视，而需要用较大功率激光雕刻机从PCB 铜箔底层(即第四层)切入第三层1/4入谐振微带线、易造成雕刻错位 或损伤、频率调整范围窄的缺点。本发明实施例提供的高频压控振荡器的主要技术指标为低工作电压3V 孑氐功耗《8mA.射频输出功率3士0dBm工作温度范围-20~+75°C优良的电调特性VCO在振荡带宽内输出功率波动小于5%。 低相位噪声如下(C/N):如图3所示，为本实施例产品采用美国安捷伦E5052B信号源分 析仪得出的相位噪声测试结果图，其测试结果表明相位噪声(C/N ) C At 10 KHz <formula>formula see original document page 8</formula>如图4所示，为本实施例产品采用美国安捷伦E5052B信号源分析 仪得出的另一相位噪声测试结果图，其测试结果表明相位噪声(C/N)(At 100 KHz Offset ) "120 dBc/Hz。以上所揭露的仅为本发明的实施例而已，当然不能以此来限定本 发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属 本发明所涵盖的保护范围。
权利要求
1、一种高频电压控制振荡器，其包括依次耦合连接的调谐电路、振荡电路和缓冲放大电路，其特征在于所述调谐电路中的LC并联宽频谐振电路由一个PCB电路板印制的平面螺旋微带线电感和一个谐振电容组成，用于通过调整所述平面螺旋微带线电感或谐振电容，获得不同谐振频率。
2、 如权利要求1所述的高频电压控制振荡器，其特征在于所述 调谐电路包括电容C1、 C2、 C3、 C4、电感L1、 L2和变容二极管D1; 其中所述电感Ll 一端和接地的电容Cl并联后耦接调谐电压VT的输 入端，所述电感Ll另 一端与电容C2、变容二极管Dl之间的节点连 接，所述电容C2的另一端与所述平面螺旋微带线电感L2、谐振电容 C3组成的LC并联宽频谐振电路耦接，并通过电容C4将谐振频率信 号耦合到振荡电路，所述变容二极管D1、电容C3和电感L2的公共 端接地。
3、 如权利要求1或2所述的高频电压控制振荡器，其特征在于所述平面螺旋微带线电感的前端设置有一个频率调整焊盘，用来校准 谐振中心频率。
4、 如权利要求3所述的高频电压控制振荡器，其特征在于通过 在所述平面螺旋微带线电感的频率调整焊盘上用激光雕刻或人工雕刻 凹槽的方式来校准谐振中心频率。
5、 如权利要求1或2所述的高频电压控制振荡器，其特征在于 所述平面螺旋微带线电感位于PCB电路板顶层，用于方便人工调整所 述频率调整焊盘。
6、 如权利要求1或2所述的高频电压控制振荡器，其特征在于 通过调整所述谐振电容C3的电容量，所述高频电压控制振荡器系列 产品可做到600MHz ~ 1200 MHz频率范围的各种谐振频率频点，单一 频点高频电压控制振荡器的工作频率范围为45 ~ 240MHz。
7、 如权利要求1所述的高频电压控制振荡器，其特征在于所述 的振荡电路由电阻R1、 R2、 R3、 R4构成VI的直流偏置电路，由电 容C5、 C6、三极管VI构成克拉泼三点式振荡电路；其中所述三极管 VI的基极通过电容C4耦合调谐电路，三极管VI的发射极串联电阻 R4和电感L3至接地端，用于射频扼流，所述电容C5—端与三极管 Vl基才及相连，另一端和C6串联后接地，电容C5和C6之间的节点与 三极管VI射才及相连。
8、 如权利要求1所述的高频电压控制振荡器，其特征在于所述 緩冲放大电路由电阻R5、 R6、 R7、三极管V2、电容C9和电感L4构 成，其中所述电阻R5、 R6、 R7、 L4构成緩冲放大电路三极管V2的直 流偏置电路，振荡电路振荡三极管VI振荡电路信号由C8耦合到緩冲 放大电路三极管V2的基极；所述緩沖放大电路三极管V2基极通过所 述电阻R5接直流工作电源，三极管V2基极还与R6串l关后接地，电 感L4的一端接直流工作电源，另一端与三极管V2的集电极连接，所 述电容C9和R7組成并联电路与三极管V2的发射极相连。
9、 如权利要求1所述的高频电压控制振荡器，其特征在于所述 高频电压控制振荡器中的电感都采用由PCB电路板印制的微带线电 感。
10、如权利要求1所述的高频电压控制振荡器，其特征在于所述 高频压控振荡器采用4层PCB结构设计，形成微型表面贴装型产品。
全文摘要
本发明实施例公开了一种高频电压控制振荡器，其包括依次耦合连接的调谐电路、振荡电路和缓冲放大电路，所述调谐电路中的LC并联宽频谐振电路由一个PCB电路板印制的平面螺旋微带线电感和一个谐振电容组成，用于通过调整所述平面螺旋微带线电感或谐振电容的匹配参数，能得到600MHz～1200MHz的各种谐振频率频点。本发明实施例公开的高频电压控制振荡器具有体积小、低相位噪音，工作频率范围宽，频率激光微调方便的特点。
文档编号H03B5/08GK101399543SQ200810198648
公开日2009年4月1日 申请日期2008年9月19日 优先权日2008年9月19日
发明者宁小兰, 军 肖 申请人:广州逸锋电子科技有限公司