覆蓋多個(gè)頻段的振蕩器的設(shè)計(jì)

振蕩器是現(xiàn)代通信中的關(guān)鍵部件。它們必須提供純凈、可靠的信號用于調(diào)諧無線電信號，并且可重復(fù)調(diào)諧，但功耗又不能太高。振蕩器設(shè)計(jì)師現(xiàn)在被要求少花錢多做事，因?yàn)橛懈嗟墓δ芎皖l段正被打包進(jìn)諸如蜂窩電話和無線局域網(wǎng)（WLAN）設(shè)備等電子通信產(chǎn)品。下一代無線通信在理想情況下應(yīng)具有足夠的頻率靈活性，以覆蓋多個(gè)頻段和眾多通信標(biāo)準(zhǔn)。這一點(diǎn)可以使用多個(gè)振蕩器實(shí)現(xiàn)，其中每個(gè)振蕩器有它自己的頻率調(diào)諧范圍。

另外一種方法是如同Synergy Microwave公司頻率源設(shè)計(jì)師發(fā)明的那樣，可以搭建一個(gè)單一可重構(gòu)的并發(fā)振蕩器（RCO），其頻率將覆蓋多個(gè)壓控振蕩器（VCO）。Synergy公司的RCO可以支持多個(gè)無線電頻段（圖1）。與單獨(dú)的振蕩器相比，這些RCO可以提供相當(dāng)于獨(dú)立可調(diào)諧振蕩器的性能，而尺寸和功耗將有顯著減小，因而適用于多頻段、多模式的無線通信系統(tǒng)。

圖1：這種可重構(gòu)并發(fā)振蕩器（RCO）可以產(chǎn)生多個(gè)信號用于多個(gè)無線電頻段。

無線通信硬件小型化方面的努力，已經(jīng)催生出使用可調(diào)諧振蕩器（如VCO）的緊湊型無線電設(shè)計(jì)，它們可覆蓋許多不同的頻段。然而，可調(diào)諧振蕩器通常要在相位噪聲性能和功耗之間進(jìn)行折衷。試圖開發(fā)具有低相位噪聲的多頻段VCO，經(jīng)常會形成大體積大功耗的電路。有許多技術(shù)旨在為多頻段無線電設(shè)計(jì)提供緊湊的頻率源解決方案，包括在獨(dú)立VCO之間進(jìn)行切換、使用聯(lián)動多頻電路或在多個(gè)諧振器之間進(jìn)行切換。但它們不可避免地具有體積大、功耗高或相位噪聲性能差的缺點(diǎn)。

舉例來說，開關(guān)型諧振器就經(jīng)常受到與開關(guān)相關(guān)的電阻性與電容性寄生電路元件的影響。通常使用模式切換功能在諧振電路的多種振蕩模式之間做出選擇，而選擇的依據(jù)是，使得開關(guān)的損耗和非線性不影響諧振器的穩(wěn)態(tài)和相位噪聲性能。但這種方法不能并發(fā)產(chǎn)生信號，在取得頻率源尺寸、功耗和設(shè)計(jì)周期的縮小方面效果非常有限。傳統(tǒng)的頻帶選擇源通常采用多個(gè)諧振器、VCO或其它可調(diào)諧振蕩器，但任何頻段選擇開關(guān)都不可避免地會降低這類多頻段源的性能。

在Synergy Microwave公司的新方法中，多頻段信號是并發(fā)產(chǎn)生的，可根據(jù)需要隨時(shí)提供使用（圖2）。這種新的振蕩器（圖1）使用更高階的多耦合型平面諧振器（MCPR）為不同頻段（和不同應(yīng)用）同步產(chǎn)生不同的頻率。它工作時(shí)不需要倍頻器，也不需要在諧振器和/或振蕩器之間進(jìn)行切換。與其它多重信號產(chǎn)生方法相比，這種方法可以減少復(fù)雜性、尺寸和功耗，并能獲得卓越的相位噪聲性能（圖3）。

圖2：當(dāng)需要多個(gè)并發(fā)信號時(shí)，比如2~4GHz和4~8GHz范圍內(nèi)的信號時(shí)，可以使用RCO源方法。


圖3：多信號振蕩器方法可以在不犧牲相位性能的情況下減小功耗和尺寸。

哪種通信設(shè)備可以從這種多信號源中獲益呢？無線局域網(wǎng)（WLAN）是家庭和辦公室環(huán)境中最流行的無線應(yīng)用，它們一般工作在不同的頻段——特別是從2.4GHz至2.5GHz的工業(yè)-科學(xué)-醫(yī)療（ISM）頻段以及從5.15GHz至5.85GHz的各個(gè)頻段?？赏瑫r(shí)在兩個(gè)頻段內(nèi)工作的WLAN無線電設(shè)備可以與可切換VCO一起工作，雖然更完整集成的多模無線電設(shè)計(jì)，應(yīng)該會基于一個(gè)能夠同時(shí)覆蓋兩個(gè)頻段的單一信號源（比如RCO）工作。