壓控振蕩器原理與性能參數(shù)

壓控振蕩器是一種振蕩頻率可以通過電壓輸入控制的電子設(shè)備。VCO在許多電子系統(tǒng)中扮演著關(guān)鍵角色，尤其是在無線通信、信號處理和頻率合成等領(lǐng)域。

壓控振蕩器的原理：

VCO的基本原理是利用一個可變電容來改變諧振電路的頻率。這個可變電容可以是變?nèi)?a target="_blank">二極管（Varactor Diode），其電容值隨著施加在其上的反向偏置電壓的變化而變化。當(dāng)電壓改變時，變?nèi)荻O管的電容值也隨之改變，從而改變了與之相連的LC諧振電路的諧振頻率。

以輸出角頻率ω0為中心，隨著輸入信號電壓Uc(t)的變化而變化。該特性的表達(dá)式為:

輸入控制電壓的信號是傳輸或者測量的信號，壓控晶振常常被用作調(diào)頻器，可以產(chǎn)生調(diào)頻信號，廣泛應(yīng)用在自動頻率控制環(huán)路和鎖相環(huán)環(huán)路中。

壓控振蕩器性能參數(shù)如下所述：

（1）中心頻率；

（2）調(diào)節(jié)范圍；

（3）調(diào)節(jié)線性度；

（4）輸出振幅：能達(dá)到大的輸出振蕩幅度是再好不過的，這樣使輸出波形對噪聲不敏感；幅度的增加可以通過犧牲功耗、電源電壓甚至是調(diào)節(jié)范圍得到的；

（5）功耗：與其他模擬電路一樣，振蕩器受速度、功耗和噪聲的限制。振蕩器典型的功率消耗在1~10mV之間；

（6）電源與共模抑制；

（7）輸出信號的純度：即使有恒定的控制電壓，壓控振蕩器的輸出波形也不具完美的周期性。振蕩器中元器件的電子噪聲和電源噪聲使輸出相位與頻率含有噪聲。這些影響被量化成“信號抖動”和“相位噪聲”；

相位噪聲：相位噪聲作為壓控振蕩器最關(guān)鍵的參數(shù)之一，在設(shè)計(jì)時應(yīng)慎重研究及優(yōu)化，使得其相位噪聲達(dá)到較高的標(biāo)準(zhǔn)。隨著射頻電路的發(fā)展，已經(jīng)有很多相位噪聲模型產(chǎn)生，但是相位噪聲的優(yōu)化仍然是艱巨的任務(wù)。例如：改善振蕩器的Q值。盡管以上定性分析的是理想振蕩器的噪聲情況，但是這些結(jié)果同樣適合實(shí)際的振蕩器：在功耗一定的情況下，較高Q值的振蕩器有利于改善其噪聲性能；在給定噪聲性能的情況下，較高Q值的振蕩器能夠降低其功耗。

壓控振蕩器的封裝方式

VCO采用多種封裝形式，通常采用 表面貼裝封裝或同軸連接封裝 。通常采用堅(jiān)固及氣密性封裝，或者專門針對惡劣環(huán)境和滿足高可靠性標(biāo)準(zhǔn)（工業(yè)、商業(yè)或軍事用途）進(jìn)行封裝。因此，電鍍和封裝材料/技術(shù)通常滿足軍事標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，能夠達(dá)到相關(guān)的運(yùn)行溫度范圍、濕度、沖擊和振動要求。

壓控振蕩器的應(yīng)用場景

通用壓控振蕩器應(yīng)用場景

鎖相環(huán)路

函數(shù)發(fā)生器

頻率合成器

可調(diào)接收器

電子干擾

本地振蕩器

無線通訊

衛(wèi)星通信

光纖通信

電子戰(zhàn)

電子對抗

微波無線電

雷達(dá)

醫(yī)療儀器

測試與測量設(shè)備