宽带HBT VCO单片电路的设计和制作

针对传统采用的VCO设计理论,分析了VCO的基本结构及其工作原理,分析了负阻法和反馈法的优缺点,采用虚地法对VCO电路进行了分析和设计,从而简化了VCO的设计。同时利用EDA工具对微波宽带VCO单片电路进行优化和仿真,采用多种方法提高芯片性能。基于HBT工艺,设计出了宽带、低相位噪声的VCO单片电路,芯片工作电压为5V,工作电流为50～58mA,VCO振荡频率为3.2～6.2GHz,相噪为-73dBc/Hz@10kHz,输出功率11～14dBm。同时还阐述了采用片上外加变容管的优缺点以及改进方法。     

单片低噪声HBT VCO

报道一组单片HBTVCO电路的设计、制作及其测试结果。电路采用HBT作为有源器件，PN结二极管作为变容管。S波段单片VCO的输出功率为0dBm，调谐范围100MHz，在载波频率2．84GHz处，相位噪声为－80dBc／Hz＠100kHz。以C波段单片HBTVCO的输出功率为－10dBm。这些结果表示HBT在微波与毫米波振荡器运用中具有较好的低相位噪声特性。     

宽带GaAs PHEMT VCO设计

分析了宽带VCO的设计原理,阐明了设计步骤,采用双变容二极管的新型结构设计了2～4GHz、4～7GHz、7～12GHz和12～18GHz四个宽带GaAsVCO芯片以完全覆盖2～18GHz频段。仿真结果表明本文设计的VCO具有频带宽、负载牵引小、结构简单的特点,有很好的应用价值。     

基于可变电容反馈技术的宽带VCO设计

该文提出了一种用于展宽Colpitts压控振荡器(VCO)调谐范围(T_R)的技术。为了实现宽调谐范围,采用一种可变电容反馈技术,该技术同时可得到优于传统Colpitts VCO的相位噪声。且该结构采用动态正向衬底自偏技术,以实现VCO较低功耗、易于起振的特性。基于90 nm CMOS工艺,设计了一款VCO,其相位噪声为-101.9 dBc/Hz@1 MHz,调谐范围为28.1%,考虑调谐范围的品质因数可达-192.2 dBc/Hz。芯片在1 V电压供电下,消耗了5.8 mW,芯片面积为0.45 mm~2。     

一种简易微波VCO的设计*

描述了一种高性能简易微波VCO器件的设计和实验。该器件基于负阻原理设计,利用微波FET和变容二极管等分立元件制作,具有高性价比的特点。设计过程中利用ADS软件进行电路的匹配和优化,通过合适的外电路设计对变容二极管VCO的调频线性度进行改善,同时,降低了VCO的相位噪声。实际电路的测试结果表明,当该VCO的中心频率为4.3GHz时,其调谐范围大于200MHz,输出功率大于5.2dBm,相位噪声优于-112dBc/Hz@1MHz和-83dBc/Hz@100kHz。     

一种2 μm GaAs HBT低相噪宽带VCO

提出了一种2 μm GaAs HBT工艺的低相噪宽带压控振荡器(VCO)。与CMOS工艺相比,采用HBT工艺设计的VCO噪声性能更好,具有较大的电流放大倍数和跨导。该VCO采用差分 Colpitts 结构,并对无源器件进行结构优化,在4.1 GHz处,片上螺旋电感的品质因数超过21,实现了较低的相位噪声。通过二极管组成变容阵列,实现了较宽的调谐范围。流片测试结果表明,VCO 调谐范围为3.370~4.147 GHz,最大输出功率为－16.13 dBm,直流功耗为43 mW。在振荡频率为 4.1 GHz 时,相位噪声为－125.2 dBc/Hz@1 MHz。该VCO在相对较宽的调谐范围内实现了较低的相位噪声。     

MC1648两种基本型VCO的压控特性和频稳性研究

本文对集成锁相环中常用的 2种基本型MC1648负阻集成VCO的压控特性和频稳性进行分析并给出实际测量结果。结果表明 ,压控特性在较宽范围内具有较好的线性 ;频稳度均优于 2×10 -4 量级 ,已达到甚至优于一般频率固定的LC振荡器。     

C波段GaAs FET VCO设计的一种方法

在小信号Ｓ参数基础上，提出了一种宽带优化方法，设计了宽调谐、低相噪ＧａＡｓＦＥＴＶＣＯ。用该方法设计的Ｃ波段ＧａＡｓＦＥＴＶＣＯ用变容二级管调谐，其电压调谐范围在０～１５Ｖ，在调谐带宽为５００ＭＨｚ范围内ＶＣＯ的调谐线性度为１：１．５，带内相位噪声优于－８２ｄＢｃ（偏离１００ｋＨｚ处）输出功率大于２０ｍＷ，功率起伏小于±１ｄＢ。     

宽带VCO自动幅度控制电路中检幅电路的设计

设计了一种新型的幅度检测器用于宽带CMOSVCO的自动幅度控制电路中,通过AAC确保了VCO在整个带宽内能够可靠的起振,同时,新的幅度检测器解决了传统幅度检测电路导致的VCO相位噪声恶化的问题。基于Chartered0.25μm CMOS工艺的测试结果表明,在AAC电路运用新型的检幅电路后,VCO在全波段能够可靠起振同时获得较好的相位噪声特性,偏移中心频率10k处的相噪能改善6dBc。     

基于栅极电感反馈的CMOS差分Vacker VCO设计

提出了一种基于栅极电感反馈的Vacker压控振荡器(VCO),该结构能够改善电路的负阻抗,进而使得电路易于起振。对晶体管的负载效应和振幅稳定性的分析表明,该Vacker VCO相比较于Colpitts VCO,具有更好的振幅稳定性,进而改善了VCO的相位噪声。基于0.13-μm RF CMOS工艺,对该Vacker VCO进行了设计与芯片实现,测试结果表明：在消耗4.2 mW功耗的前提下,该VCO振荡频率为11 GHz～12.6 GHz,在11.8 GHz振荡频率处,相位噪声为-115.1 dBc/Hz@1 MHz,品质因数FOM指标达到-190.3 dBc/Hz。     

集成宽带VCO的低相噪设计

从VCO的相位噪声概念及原理分析入手,论述了集成宽带压控振荡器低相噪的设计方法和设计思路,进行了理论分析和数学模拟,并通过利用相关软件进行仿真、优化设计。获得了低相噪声的宽带振荡器,并给出了各频段集成宽带VCO最终达到的相位噪声指标。低相噪声集成VCO系列产品的成功研制极大地方便了系统设计师的电路设计,该自主研制的低相噪VCO已广泛应用于多种电子系统中,对系统关键电路的国产化、高性能化有着重要意义。     

一种通用的并联反馈式微波介质振荡器设计方法

介绍了并联反馈式介质振荡器的设计方法和相关理论,分析了影响介质振荡器性能的一些参数。采用高频路仿真和场仿真软件对13.20 GHz的介质振荡器进行设计,仿真结果表明,在偏离载频10 kHz处输出信号相噪为-113.6 dBc/Hz,功率为 10.026 dBm。     

推-推压控振荡器的仿真设计

在对构成推-推振荡器的基本振荡单元进行常规奇偶模分析的基础上,采用添加辅助信号源的方法,对合成后的频率调谐特性、输出功率及基波抑制特性进行了仿真模拟。并利用负载牵引法对二次谐波匹配网络进行了优化。根据仿真结果设计的X波段推-推压控振荡器,采用封装硅晶体管及砷化镓变容管,在1GHz调谐带宽内,输出功率2～8dBm。     

一种2.45 GHz低成本微带压控振荡器的设计

为了满足教学和科研的需要,基于负阻原理设计了一款工作于ISM频段2.45 GHz低成本微带压控振荡器。振荡电路采用双电源供电和共基极连接方式,利用双极性晶体管和变容二极管等分立元件制作。借助于ADS软件对电路参数及主要指标进行仿真优化,并进行了实物的加工和测试。实测结果表明,设计的压控振荡器在输入调频电压为0⁶ V时,输出振荡频率覆盖2.46 V时,输出振荡频率覆盖2.4².5 GHz,输出功率大于9.2 d Bm,相位噪声在偏离移中心频率100 k Hz处为-90 d Bc/Hz。该振荡器调谐频带线性度好,输出功率平坦度高。     

伪工作点与超宽带CMOS LC VCO设计

为了拓宽CMOS LC VCO的频率覆盖范围,很多工作都集中在扩展LC谐振回路中的电容覆盖.但通过对该VCO在调频状态下的分析表明,除了LC乘积的覆盖范围,在改变输出频率时维持交叉耦合MOS管的工作状态稳定也是获得宽带振荡器的条件之一.固定尺寸的交叉耦合MOS管结构不能满足后一个条件.将交叉耦合MOS管结构分为可开关调节的若干段可以有效地解决上述问题.通过VHF超宽频带CMOS LC VCO的具体设计表明,新电路结构可以获得突破性的频率覆盖.     

基于反馈技术的宽带低噪声放大器的设计

介绍了宽带放大器的设计方法和负反馈技术。选用增益高、噪声小的高电子迁移率晶体管（HEMT）ATF54143,利用负反馈和宽带匹配技术,设计制作了一个高增益低噪声放大器,并借助于安捷伦公司的微波电路仿真软件ADS进行仿真和优化。测试表明,在50-300 MHz的频率范围内,低噪声放大器的增益大于22 dB,平坦度小于±0.3 dB,噪声系数小于1.25,输入驻波小于1.4,输出驻波小于1.3。     

负阻提升的微波混沌振荡器的设计

将负阻提升技术引入到混沌振荡器的设计中,通过理论推导、数值计算和测试验证来优化电路结构,提供参数选取规则,从理论和实验两方面验证,在双电感的比值达到最优值时振荡器负阻能够得到大幅提升。并基于负阻提升技术提出了双电感结构的微波Colpitts 混沌振荡器。新结构电路的最高混沌振荡基频为1.78 GHz,较经典电路提升了39%;带宽达到4.60GHz(0.80～5.40 GHz),较经典电路提升了119%。测试结果表明,优化的双电感结构能有效提升混沌振荡基频和带宽。