射频设计-压控振荡器的设计与实现_电路_通信

射频设计-压控振荡器的设计与实现

匹诺曹

6小时前浏览0

做通信的大家都知道，频率源是一个设计的核心，通不通看收发链路，指标好不好关键看频率源的指标。

频率源由两大块构成，一块是VCO，另一块是鉴相/鉴频。

今天主要来讲的是VCO

压控振荡器指输出频率与输入控制电压有对应关系的振荡电路(VCO)，频率是输入信号电压的函数的振荡器VCO，振荡器的工作状态或振荡回路的元件参数受输入控制电压的控制，就可构成一个压控振荡器。

锁相环的相位噪声有两部分构成，一是环路以内的相位噪声，主要受参考晶振的影响；

F=FOM + 10log fpfd + 20log N

另一个是带外噪声，也就是我们说的相噪，主要受锁VCO的影响。

VCO的工作原理是基于自振回路的特性。它通常由一个振荡电路和一个电压控制单元组成。振荡电路可以是RC震荡器、LC震荡器、晶体振荡器或谐振腔等。

我们常用的压控振荡器，压控控制的是变容二极管的电压，通过采用变容二极管为这些设计增加频率控制功能，从而改变振荡电路的谐振频率，变容二极管有时也称为变容器二极管，是专门用来提供可变电容的结型二极管。P-N 结经过反向偏置，并且可以通过改变所施加的直流偏置电压来改变二极管的电容。变容二极管的电容与所施加的直流偏置电压成反比：反向偏置越高，二极管的耗尽区越大，因而电容也越小。

电容的变化范围决定了频率的变化范围，f变化范围与LC的根号一致。

基于上图的架构，搭建出的VCO电路。

总结

频率源在当下，基本都是集成VCO的锁相环，外置VCO的设计越来越少，但是任然没有退出设计视野，原因就是单独设计的VCO可以在性能和功耗上比集成的锁相环更具有优势。

频率源是一个设计的核心，了解VCO的设计过程对频率源的理解会更加深入。

祝好！

来源：射频通信链

射频基础—天线效率对通信距离的影响

射频的目的是为了传输，计算传输距离时，我们估算自由空间传输通常都用公式：Lfs (dB)=32.44+20lgd(km)+20lgf(MHz)计算损耗。如果天线有增益，还会算上天线增益dbi。比如发射：pout-LFS+dBi即为自由空间到达接收端的功率值我是做电路的，对天线理解不多，以为这就估算好了这几天看看天线相关的数据，发现自己忽略了天线的传输效率。说到天线效率，不得不提匹配和回波损耗。当馈线和天线共轭匹配时，能量全部被负载吸收，馈线上只有入射波，没有反射波。当天线和馈线不匹配时，也就是天线输入阻抗不等于馈线特性阻抗时，负载只能吸收部分能量。回波损耗 RL(dB)=10lg(输入功率/反射功率)例如上图回波损耗为10lg（10/1）=10dB天线的效率表征天线的能量转换效能，即天线的辐射功率Pr与输入功率Pin的比值，称之为天线效率。其数值恒小于1。没有辐射出去的能量一部分反射回去，一部分是天线自身的损耗。上图所示，辐射效率=9W/10W*100%=90% 。回波损耗是不常用的数据，常用的数据是驻波比和反射系数回波损耗RL=-20LG(Г) Г为反射系数驻波比VSWR=(1+|Г|)/(1-|Г|)他们的对应表如下常用的鞭状天线一般驻波比可以做到2以内，传输的效率可以达到85%左右。长距离通信的短波天线驻波比一般都控制在1.5以内，传输的效率可以达到90%以上。内置手机天线的效率一般在40%左右。4G、5G时代的多天线合一，天线的效率进一步降低，为了提升效率，出现了天线调谐提升天线效率。总结当下不管出于什么考虑（标准受限，功耗受限），发射功率不能无限增加，天线成为了解决通信最后一公里的最关键因素。来源：射频通信链