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1、三只鸟(KBirD)科技射频及微波技术交流资料射频及微波技术(设计概要)之高频振荡电路的设计作者kbird_telecom@163.com日期2007-6版本A修订日期关键词:LC谐振移相正反馈Q值共射共集共基电容三点式振荡器相位噪声VCO锁相环路鉴相器电荷泵低通环路滤波器LPF鉴相泄漏环路带宽相位裕量传递函数低噪声放大器LNA小信号噪声系数三阶互调截点3dB宽边耦合器平衡式放大驻波1dB压缩点增益稳定性功率放大器大信号调制效率线性非线性交调失真谱的重生AM-PM效应ACPRSEM杂散回退数字预失真Doerty负载牵引偏置电路常用电路匹配ADCDAC
2、抽值插值重建滤波器削波微带线S参数Smith图 静电场恒电流场时变电磁场麦克斯韦方程组平面电磁波导行电磁波无源器件耦合器分路器合路器Balun滤波器天线ADS原理图仿真Momentum电磁场仿真HFSS仿真信号完整性阻抗连续性回流路径干扰串扰隔离度EMC/EMI文档简介本文分为两个大的部分,即有源和无源,涉及到的内容有LC反馈式振荡器、锁相环路(包含LPF设计)、LNA设计、功率放大器和ADC等有源部分,以及常用到的各种无源器件的介绍和设计,如高方向性耦合器、3dB电桥、功率分配及合成器等;其中,还对中射频的一些基本知识、常用电路以及微波的一些概念进
3、行了简短介绍.本文对于ADS、ADSMomentum以及HFSS仿真方法也做了较多的介绍,但是,这里着重的是仿真方法,对于仿真结果,从产品化的角度来讲,很多是必须要进行优化的.本文的一个重要特点,就是尽量的结合了或是考虑了实践经验.本文涉及到的软件主要有ADS、ADSMOMENTUM、HFSS和ProtelSE99等.三只鸟(KBirD)科技射频及微波技术交流资料高频振荡电路的设计(LC反馈型)LC振荡器是一种很基本的振荡器,从电路形式来讲,它包含LC谐振回路、放大器和正反馈支路三部分.一.LC并联谐振电路LC谐振电路具有选频、移相和阻抗变换的功能,
4、在高频电路中有广泛的应用.在LC反馈型振荡器中,LC回路是构成振荡条件的必要条件之一,所以有必要对LC回路进行较为详细的分析,主要从LC回路的相位变化以及接入情况和Q值作研究.(注意:以下所有分析和仿真均采用电流源作为激励而非电压源)对于以上LC并联谐振回路,必须要明确的指标有:1.谐振角频率:w0=2*pi*f0=1/squr(LC)→fo=1.453GHz,谐振时候,LC表现为纯电阻,而且此时回路阻抗最大;2.品质因数:Q=w0*C*R=R/(w0*L)=18.26,本例中,LC为理想无耗电感电容,R为实际LC的等效损耗电阻(该R=1K的值仅用来
5、理论分析取值).3.Q值与频率的选择性:3dB带宽=f0/Q,可见,要使频率选择性越好即带宽越窄,要求Q值越高.4.幅频特性:当谐振时候,即w=w0时,输出的电压幅度最大,v0=0.001*1000=1V;5.相频特性:当谐振时候,即w=w0时,输出电压的相位为0,在整三只鸟(KBirD)科技射频及微波技术交流资料个频度内相位从-90度到90度的变化;1.谐振时候电流:谐振时,流经L和C的电流大小相等,方向相反,大小为Q*Iac,因此必须要注意的一点是,当回路Q值很高以及Iac较大时候,谐振时流经L和C的电流很大,所以选择L和C时要注意它们的功率容量
6、.用以下电路进行测量仿真:得出的结果可以看出:从上表也可以看出,在w0=1.453GHz时,MIL=MIC=Q=18.26.三只鸟(KBirD)科技射频及微波技术交流资料采用实际的LC模型(S参数模型)进行LC并联回路的分析LC模型的来源:http://www.murata.co.jp/sparameter/index.html注意,均采用电流源进行激励,这与实际的LC振荡器的放大器输出情况是一致的.第一种情况,中端接地(共射振荡):在谐振频点fo=1.086GHz上,仿真结果可见,Vo与Vf反相;在LC串连支路上,L与C的电压方向相反,电流大小方向
7、一样,RL=68欧姆,RC=48.9欧姆,则UL=0.132*68=8.98V,UC=-0.132*48.9=6.01V,则Vo=UL+UC=2.97V≈2.81(实际的LC值与标称值有误差的缘故);F=Vf/Vo=6pf/3pf≈6.028/2.812=2.14(流经这两个电容电流大小相等,方向相反);三只鸟(KBirD)科技射频及微波技术交流资料Vf处接入系数p=(1/(3p*w0))/(1/(3P*wo)+10n*wo)=0.418(?待验证,因为电压方向不一样),而1/p=2.4≠F;流过LC回路的电流i1和i2大小相等,方向相反:空载Q值:
8、Q=Q1=Q2=13.2;第二种情况,首端或末端接地(共基):三只鸟(KBirD)科技射频及微波技术交流资料
