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1、直播卫星电视调制器中压控振荡器的设计和仿真文章编号;lo0酾92(2oo3)09—0o65加3直播卫星电视调制器中压拄振荡器的设计和仿真?实用设计?【摘要】采用负阻设计方法,阐述了DBS电视调制器中压控振荡器的原理和设计过程,并对器件的选择,电路的结构作了比较全面的分析和总结,由此设计了一个0.95-2.15GHz的振荡器电路,在ADS上通过了仿真验证,并给出了结果.【关键词】负阻振荡器;仿真;调制器;直播卫星[Abstract]Analternativemethodbasedonthetechniqueofmodelinghavingneg
2、ativeimpedanceisusedtodesigna0.95-2.15GHzoscillator.Theselectionofcomponentsandthecircuittopoiogyarealsodemonstratedinthispaper.ThesimulationresultofADSshowsthattheVCOhasagoodproperty.[Keywords]negativeimpedanceoscillator;simulation;modulator,directbroadcastsateltite(DBS)1引
3、言在直播卫星电视调制器中关键是0.95～2.15GHz的VCO的设计,该器件的好坏直接影响到对电视IF信号的解调.考虑到价格,性能和体积等各方面因素的影响,一般采用微带电路的结构来实现.在UHF或更高波段,用反馈方法来设计振荡器变得比较困难,故一般采用负阻方法来分析和设计振荡器.有源器件在一定直流偏置下呈现负阻,它和普通的LC网络串联便构成了最简单的振荡器,如图1所示..岫+jX.岫是有源器件的输入阻抗,外接无源器件.RL+j噩RL图I负阻抗Rh负阻型器件一般是B/F或是FET(在微波频率下Gunn二极管或IMPArI~二极管也呈现负阻,但在
4、这里不予讨论).当一个阻抗和呈现负阻形式的网络相连时,振荡便建立起来,随着振荡幅度的加强,整个网络的负阻逐渐减小,直到最后趋于零,振荡器达到平衡状态.在平衡状态下,必须满足下列条件RL+Rm=O(1)L+iIl=0(2)振荡器的起振条件是RL+Rm<0(3)在实际设计过程中,一般采用小信号S参数的设计方法.把有源器件看成是一个双端口网络,网络的一端接谐振回路而另一端是输出阻抗.如图2所示.满足振荡所需的上述3个条件可用小信号S参图2负阻振荡器数的形式来表述I+I1R=1+f【=1<1其中,+丽S21,$12F'T=$22-1.酱舞
5、=(4)(5)(6)(7)(8)(9)rT和rR分别表示负载端和谐振端的反射系数,可由无源器件值直接计算出,但其值都小于1,为满足条件(4)(5),则和都必须大于1.在实际的操作中,一般要求s11和$22都大于1,以保证能够振荡.k是该二端口网络的稳定系数,k<l则表明该网络不稳定,存在振荡.用小信号S参数设计负阻振荡器的主要步骤:(1)选择晶体管,使在工作频率上有足够大的增益和输出功率,即Is:I要大.这可以根据振荡器件数据手册,放大器性能或S参数来选择.(2)选择电路方案,它应满足在振荡频率上<1,如果达不到,则应增加正反馈.
6、(3)选择合适的谐振回路,在工作频率范围内,使其满足(4)式.2振荡器设计振荡电路的形式主要根据所给的工作频率和频率稳定度的要求来选择.在微波双极晶体管中应用最广泛的一类电路是采用一段传输线端接变容管构成的单端振荡器,在该结构中,采用变容管电调谐设计,调谐速度快,体积小,成本低,但由于Q值较低,相位噪声比较高,不过,与其它调谐方式(如YIG)相比,它仍然是一个不错的选择.2.1晶体管选择-Agilent公司的HBFP0450是一种高性能,中等功率,低噪声的双极晶体管,其典型工作频率是1.8GHz,且f,r=25GHz,能够符合设计要求.2.2
7、变容二极管选择本设计中,采用了SMV1265一O11型变容管,利用ADS的S参数仿真,可以得到该变容管的等效电路模型,如图3所示,该模型对于设计串联谐振回路提供了很大的方便.C2I
8、C—v&r图3变容管模型图3中的C_var是可变电容,随外加电压的变化而变化,SMV1265—011的反向击穿电压大于30V,C_var的变化范围为0.3-22.7pF.一般把两个二极管背靠背连接在一起,称作back—to—back形式,这样虽然使总电容的变化范围减少为原来的一半,但同时也抵消了RF信号的存在而对电容值产生的影响,可以获得较好的线性度.从理
9、论上讲,一取到1V以下可得到更大的电容值,但为了不致使变容管工作于正偏状态,一般都保守取到1V以上.2.3输出功率预测为了从数学上说明振荡器输出的基波和各谐波分量,
