基于SISL低相噪壓控振蕩器的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、隨著無(wú)線通信技術(shù)的廣泛應(yīng)用和不斷革新，人們對(duì)通信質(zhì)量及通信速度的要求也愈來(lái)愈高，這就對(duì)無(wú)線通信系統(tǒng)中的射頻收發(fā)機(jī)這個(gè)關(guān)鍵模塊的性能提出了更高的要求。頻率源的相位噪聲影響著收發(fā)機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍、靈敏度和穩(wěn)定度，所以頻率源是射頻收發(fā)機(jī)的重要子系統(tǒng)。而壓控振蕩器（VCO）作為頻率源相位噪聲的一個(gè)主要貢獻(xiàn)者，其相位噪聲的最小化對(duì)無(wú)線通信系統(tǒng)整體性能的提升有著重要意義。
　　又由于新型介質(zhì)集成懸置線（SISL）的低功耗特點(diǎn)有利于設(shè)計(jì)高Q值無(wú)源電

2、路及諧振器，是減小VCO相位噪聲的有效方法，且其電路具有小體積，自封裝，易于集成等特點(diǎn)，有望在該平臺(tái)上實(shí)現(xiàn) VCO與其它電路模塊集成系統(tǒng)。因此本課題利用SISL的優(yōu)勢(shì)，與降低相位噪聲的相關(guān)技術(shù)相結(jié)合，設(shè)計(jì)了基于SISL的低相噪VCO。
　　本文主要內(nèi)容如下：
　　首先，針對(duì)板級(jí)低相噪VCO的國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)進(jìn)行了調(diào)研，歸納總結(jié)了現(xiàn)今板級(jí)VCO普遍采用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及減小相位噪聲的主要措施；而后從振蕩器的基本原理和兩種主流振蕩器分析模

3、型出發(fā)，研究分析了振蕩器的起振條件和穩(wěn)定振蕩條件，然后介紹了VCO主要參數(shù)指標(biāo)的定義，并通過(guò)對(duì)指標(biāo)中最重要的相位噪聲的基本原理和 Leeson模型的分析研究，給出減小 VCO相位噪聲的主要方法；第三章則主要介紹了新型介質(zhì)集成懸置線，通過(guò)與平面?zhèn)鬏斁€及傳統(tǒng)波導(dǎo)懸置線的對(duì)比，突出了SISL的優(yōu)點(diǎn)，并提出將高Q值SISL諧振器用以減小VCO相位噪聲；基于以上理論研究，本文重點(diǎn)介紹了SISL低相噪VCO的設(shè)計(jì)步驟；作為拓展，還研究了λg/2諧振

4、器在SISL上的不同實(shí)現(xiàn)形式對(duì)振蕩器相位噪聲的影響。
　　本課題采用ADS對(duì)SISL VCO的電路原理圖及版圖進(jìn)行仿真，并最終加工測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明，VCO振蕩頻率為4.08-4.25 GHz，調(diào)諧帶寬為4.1％，在整個(gè)頻率調(diào)諧范圍內(nèi)，偏移載波1MHz處的相位噪聲優(yōu)于-130.2 dBc/Hz，輸出功率高于4.64 dBm，品質(zhì)因數(shù)FOM為192.1 dBc/Hz。當(dāng)調(diào)諧電壓為6 V時(shí)，振蕩頻率為4.16 GHz，此時(shí)相位噪聲達(dá)到