覆蓋多個(gè)頻段的振蕩器的設(shè)計(jì)

為了驗(yàn)證多頻振蕩器概念的有效性，這里組裝了一個(gè)原型用于產(chǎn)生兩個(gè)同步頻段。通過在雙極晶體管的基極使用兩個(gè)并聯(lián)二階諧振器，實(shí)現(xiàn)了振蕩器的四階諧振器（圖1）。RCO采用的版圖設(shè)計(jì)（圖7），可以用標(biāo)準(zhǔn)集成電路（IC）技術(shù)制造。它使用了更高階的超材料諧振器完成多個(gè)并發(fā)頻率的操作，能橫跨兩個(gè)不同頻段（如2.45~2.65GHz和4.85~5.25GHz）調(diào)諧，與分開的開關(guān)型VCO相比，功耗和尺寸有顯著減小。


圖7：在雙頻振蕩器原型的制造中使用了這個(gè)版圖。

直觀的感覺是，較低頻率振蕩范圍（2.45~2.65GHz）所需的電感值要比較高頻率模式（4.85~5.25GHz）時(shí)大。在商用計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）軟件的幫助下，可以對雙頻振蕩器的諸如相位噪聲等不同性能參數(shù)（圖8）進(jìn)行仿真。通過在雙極晶體管基極的諧振器網(wǎng)絡(luò)上跨接調(diào)諧電容，可以綜合出要求的電感值，原理是調(diào)諧電容可以在感興趣的工作頻段上，提供晶體管發(fā)射極所需的負(fù)電阻和電抗（電感或電容）。


圖8：計(jì)算機(jī)輔助工程軟件工具在仿真雙頻振蕩器設(shè)計(jì)的性能參數(shù)時(shí)非常有用，比如這張相位噪聲性能圖。

多模振蕩器中使用的濾波器有利于減輕模泄漏問題，比如振蕩器電路振蕩在雙模的時(shí)候。給定設(shè)計(jì)中的模泄漏量，取決于該部分電路的后續(xù)濾波器的頻譜選擇性以及振蕩器的設(shè)計(jì)要求。

四階振蕩器的相位噪聲在只產(chǎn)生其諧振頻率之一時(shí)，與使用相同有源拓?fù)浜椭C振器品質(zhì)因數(shù)（Q）的二階振蕩器的相位噪聲相當(dāng)。

但與常用的開關(guān)型諧振振蕩器相比，四階振蕩器在VCO實(shí)現(xiàn)中有更好的相位噪聲性能和/或更高的調(diào)諧范圍。兩種載波范圍1MHz頻偏處的原型源相位噪聲測量值通常都好于-120dBc/Hz（圖9）。多頻段振蕩器只需+5VDC和20mA偏置，并且在兩個(gè)頻段上均能提供+3dBm的典型輸出功率。對于多模多頻段無線設(shè)備而言，這種單一源也許能夠匹配許多傳統(tǒng)的VCO.


圖9：原型源的相位噪聲在兩種調(diào)諧范圍1MHz偏移處的測量值通常都好于-120dBc/Hz.