高频压控振荡器开题报告

压控高频LC振荡器的设计

————开题报告

学生：x x x，物理与信息工程学院

指导老师：x x x x x x

一．课题来源

正弦波振荡器在无线电技术领域应用十分广泛，在电子测量中，正弦波信号必不可少的基准信号源。正弦波振荡器主要有决定振荡频率的选频网络和维持振荡的正反馈放大器组成，正弦波振荡器可分为有LC振荡器、RC振荡器、石英晶体振荡器等。本论文主要讲述了高频高精度的LC正弦波振荡器的产生。介绍了该振荡器的基本工作原理、设计电路、性能和测试指标等。此外，还具体说明了电路设计的制作过程和元器件的检测、安装、焊接、调试等过程。阐述了技术指标要求测试方法和数据记录。并对实测数据进行了分析和总结。目前压控振荡器被广泛应用与通信系统电路中，例如锁相环、频率综合器以及时钟产生和时钟恢复电路。而且VCO压控LC器在现实通信领域也有很广泛的应用，其性能优于环形振荡器。振荡器自其诞生以来就一直在通信、电子、航海航空航天及医学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。随着电子技术的迅速发展，振荡器的用途也越来越广泛，例如在无线电测量仪器中，它产生各种频段的正弦信号电压:在热加工、热处理、超声波加工和某些医疗设备中，它产生大功率的高频电能对负载加热;某些电气设备用振荡器做成的无触点开关进行控制;电子钟和电子手表中采用频率稳定度很高的振荡电路作为定时部件等。尤其在通信系统电路中，压控振荡器(VCO)是其关键部件，特别是在锁相环电路、时钟恢复电路和频率综合器电路等更是重中之重，可以毫不夸张地说在电子通信技术领域，VCO几乎与电流源和运放具有同等重要地位。在这次的论文选题中有软件方面的也有硬件方面的，而我本人对硬件比较感兴趣，且压控振荡器是硬件中比较核心的部分，因此我选择了《压控高频LC振荡器的设计》这样一个课题。

二．研究的意义和目的

在通信技术、测量技术、计算机技术等各种领域中，常常要用到精度比较高，频率稳定度高且方便可调的信号源，电压控制振荡器是如今使用非常广泛的一类电子器件，为电一光转换电路、移动式手持设备等提供了很好的解决方案。本文设计了一款电压控制LC振荡器，采用西勒振荡器作为本系统的主要部分，解决了基本三点式振荡设计中存在的改变振荡频率必改变反馈系数的矛盾，通过调节压控变容二极管两端电压，改变振荡器的输出频率，使系统实现15MHz～35MHz 输出频率可变；频率稳定度优于0.001；输出电压峰峰值为1V。在通信技术、计算机技术和石英钟表制作技术等领域，用常规的信号发生器无法满足这种要求，因此，人们提出了频率合成器的方案，使用锁相环芯片MC145152，使VCO频率实现频率合成，并稳定频率，通过锁相环来控制压控振荡器，使其能够产生高精度的频率可调的多个频率点，为电子很多领域器件的各种功能的精确实施提供方便。频率合成是利用一个或多个高稳定晶体振荡器产生一系列等间隔的离散频率信号的一种技术，这些离散频率的准确度和稳定度与晶体振荡器相同。这样，就克服晶体振荡器只能产生单一频率信号的缺点。频率合成器是近代通信系统的重要组成部分。早期的通信系统都是采用调谐的方法实现特定频率上的通信或者从一个频道转换到另一频道，这种方法严重地限制了通信质量的提高。采用频率合成器后，可以用数字预置的方法提供大量精确且能迅速转换的载波信号和本振信号，从而大大地提高了通信质量，而且许多新的通信体制也就有可能得到实现。目前，频率合成器的应用已经超出了通信领域，广泛应用于各种近代电子系统中。正弦波振荡器在各种电子设备中有着广泛的应用。它是一种能自动地将直流电源能量转换为一定波形的交变振荡信号能量的转换电路。它与放大器的区别在于，无需外加激励信号，就能产生具有一定频率、一定波形和一定振幅的交流信号。常用正弦波振荡器主要由决定振荡率的选频网络和维持振荡的正反馈放大器组成。正弦波振荡器在各种电子设备中有着广泛的应用。例如，无线发射机中的载波信号源，接收设备中的本地振荡信号源，各种测量仪器如信号发生器、频率计、FT测试仪中的核心部分以及自动控制环节，都离不开正弦波振荡器。

在通信技术、测量技术、计算机技术等各种领域中，常常要用到精度比较高，频率稳定度高且方便可调的信号源，电压控制振荡器是如今使用非常广泛的一类电子器件，为电一光转换电路、移动式手持设备等提供了很好的解决方案。本文设计了一款电压控制LC振荡器，采用西勒振荡器作为本系统的主要部分，解决了基本三点式振荡设计中存在的改变振荡频率必改变反馈系数的矛盾，通过

调节压控变容二极管两端电压，改变振荡器的输出频率，使系统实现15MHz～

35MHz输出频率可变。在通信技术、计算机技术和石英钟表制作技术等领域，用常规的信号发生器无法满足这种要求，因此，人们提出了频率合成器的方案，使用锁相环芯片MC145152，使VCO频率实现频率合成，并稳定频率，通过锁相环来控制压控振荡器，使其能够产生高精度的频率可调的多个频率点，为电子很多领域器件的各种功能的精确实施提供方便。频率合成是利用一个或多个高稳定晶体振荡器产生一系列等间隔的离散频率信号的一种技术，这些离散频率的准确度和稳定度与晶体振荡器相同。这样，就克服晶体振荡器只能产生单一频率信号的缺点。频率合成器是近代通信系统的重要组成部分。早期的通信系统都是采用调谐的方法实现特定频率上的通信或者从一个频道转换到另一频道，这种方法严重地限制了通信质量的提高。采用频率合成器后，可以用数字预置的方法提供大量精确且能迅速转换的载波信号和本振信号，从而大大地提高了通信质量，而且许多新的通信体制也就有可能得到实现。目前，频率合成器的应用已经超出了通信领域，广泛应用于各种近代电子系统中。正弦波振荡器在各种电子设备中有着广泛的应用。它是一种能自动地将直流电源能量转换为一定波形的交变振荡信号能量的转换电路。它与放大器的区别在于，无需外加激励信号，就能产生具有一定频率、一定波形和一定振幅的交流信号。常用正弦波振荡器主要由决定振荡率的选频网络和维持振荡的正反馈放大器组成。正弦波振荡器在各种电子设备中有着广泛的应用。例如，无线发射机中的载波信号源，接收设备中的本地振荡信号源，各种测量仪器如信号发生器、频率计、FT测试仪中的核心部分以及自动控制环节，都离不开正弦波振荡器。

本设计涉及的模拟硬件电路较多。VCO和功率放大模块属纯硬件部分，又属于高频部分。所用的电容值多在十几pF数量级，晶体管的特性参数存在较大差别，实际测试结果与理论值存在较大的误差，所以在测试时需要反复调整电感和电容的具体数值，才能有理想的结果。因此，采用低成本、低损耗、易集成电路，既是市场的需要，也是研究的需要。

三．国内外现状和发展趋势

研究者们正在引入一些从前的分立VCO和模块VCO方法不可能实现的技术，如差分振荡器拓扑结构、振幅控制、二次陷波、用于改善耦合的IC转换器、多振荡器拓扑结构和一些能够在更高频率下工作的体系结构。设计工程师们对VCO 理论的理解也越来越深入。他们正在对过去的数学模型如Van der Pol等式和Leeson等式作进一步的研究，得出了新的解释振荡器工作现象(如调谐特性和相