压控振荡器的设计与性能仿真开题报告

 2022-10-08 10:26:20

1. 研究目的与意义

随着现代通信系统和现代雷达系统的出现,射频电路需要在特定的载波频率点上建立稳定的谐波振荡,以便为调制和混频创造必要的条件。而为了满足这些条件,就需要各种各样的振荡器。如射频/微波振荡器用来产生射频/微波信号,是微波系统中必不可少的部件。虽然如今在很多场合已大量使用频率合成器,但频率合成器本身就是由参考源和两个压控振荡器构成的。可见,振荡器本身有着很重要的研究意义。该毕设课题对频率随外加控制电压变化而变化的振荡器,也就是压控振荡器(VCO)进行研究,了解其结构与工作原理,认识其在实际应用中的作用,并使用ADS开发平台设计一个压控振荡器,并对振荡器的频率稳定度、频谱纯度、相位噪声、频率线性度等性能进行分析。

2. 课题关键问题和重难点

课题关键问题:

(1)熟悉压控振荡器的结构及工作原理

(2) 设计的压控振荡器要满足主振频率1.8GHz,频率稳定度-4小时,输出电压1V的指标

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3. 国内外研究现状(文献综述)

压控振荡器(VCO)在无线系统和其它必须在一个范围的频段内进行调谐的通信系统中是十分常见的组成部分。振荡器是一种不需要外加输入信号就能够自激输出交变信号的电子装置,起到把直流电源能量转变为交流输出能量的作用,而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。人们通常把压控振荡器称为调频器,用以产生调频信号。在自动频率控制环路和锁相环环路中,输入控制电压是误差信号电压,压控振荡器是环路中的一个受控部件。

振荡器按工作原理可以分为反馈振荡器和负阻振荡器两种。其中,反馈振荡器的原理是当接通电源时,回路内的各种电扰动信号经选频网络选频后,将其中某一频率的信号反馈到输入端,再经放大→反馈→放大→反馈的循环,该信号的幅度不断增大,振荡由小到大建立起来。随着信号振幅的增大,放大器将进入非线性状态,增益下降,当反馈电压正好等于输入电压时,振荡幅度不再增大进入平衡状态。而负阻振荡器的原理是利用负阻器件抵消回路中的正阻损耗,产生自激振荡的振荡器。由于负阻器件与回路仅有两端连接,故负阻振荡器又称为二端振荡器。在负阻振荡器中,只要负阻所提供的功率大于外电路(谐振回路及负载)正阻所消耗的功率,电路即能起振并持续振荡。由于负阻器件本身的非线性特性,负阻的数值随着振荡幅度的增大而变化:对于电流控制型负阻器件,它将变小;而对于电压控制型负阻器件,它将变大。两者都会使负阻供给的功率逐渐减小,直到与正阻所消耗的功率相等,使振荡幅度趋于稳定。负阻振荡器在通信设备和电子仪器中用作信号源,常用于频率比较高的场合。

压控振荡器振荡器按元器件类型可分为LC压控振荡器、RC压控振荡器和晶体压控振荡器。晶体压控振荡器的频率稳定度高,但调频范围窄;RC压控振荡器的频率稳定度低而调频范围宽,LC压控振荡器居二者之间。

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4. 研究方案

由于指标要求的频率较高,因此我们选择设计一个正弦负阻型压控振荡器。

框图详见附件

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5. 工作计划

第 1 周 接受任务书,领会课题含义,按要求查找振荡器的相关资料;

第 2 周 阅读相关资料,理解压控振荡器基本原理, 翻译相关英文资料;

第 3 周 完成英文资料翻译,提出拟完成本课题的方案,写出相关开题报高一份;

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