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电压控制LC振荡器

  • 简介:(23页、9000字)摘要:本文描述了电压控制LC振荡器的设计思路,实现方法及指标测试。采用西勒振荡器作为振荡器的主题部分,解决了基本三点式振荡设计改变振荡频率必改变反馈系数的矛盾,通过改变变容二极管两端的电压来调节振荡器输出频率实现输出在15MH...
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(23页、9000字)摘要:本文描述了电压控制LC振荡器的设计思路,实现方法及指标测试。采用西勒振荡器作为振荡器的主题部分,解决了基本三点式振荡设计改变振荡频率必改变反馈系数的矛盾,通过改变变容二极管两端的电压来调节振荡器输出频率实现输出在15MHz-35MHz范围内可变,使用MC145152使VCO频率实现频率合成并稳定频率,采用锁相环并使其稳定度达到10-3。

关键词:电压控制LC振荡器,西勒振荡器,锁相环


 
Abstract
This paper describes the method to design voltage-controlled LC oscillator and its performance test. The Xiler oscillator is the main part of system oscillator,the contradictions when change frequency of the oscillator would change its coefficient is solved on the basic design of three-oscillation.We adjust the output frequency of oscillator by changing the voltage of capacitor variable diode to make the output frequency fluctuates between 15 MHz and 35 MHz,and MC145512 is used to make VCO’s frquency to be synthesis and precise that its precision is made to achieves 1/1000.

Keywords: Voltage—controlled  LC Oscillator,Xiler oscillator,Phase Lock Loop

 


 
目   录
1 引言 - 1 -
2核心模块的方案论证 - 2 -
2.1压控振荡电路(VCO)选择方案 - 2 -
2.2VCO控制电压产生模块方案 - 3 -
2.3功率放大电路的选择方案 - 3 -
3主要单元电路模块分析 - 4 -
3.1压控振荡电路 - 4 -
3.1.1选频网络的设计 - 4 -
3.1.2变容二极管的选择 - 5 -
3.1.3反馈系数的计算和选取 - 7 -
3.2锁相稳频模块 - 8 -
3.2.1锁相稳频原理 - 9 -
3.2.2锁相环芯片 MC145152结构特点 - 9 -
3.2.3锁相稳频电路 - 10 -
3.3信号幅度稳定电路模块 - 12 -
3.4高效高频功率放大器 - 13 -
4信号测试 - 15 -
4.1测试原理 - 15 -
4.2测试方法与测试数据 - 15 -
4.2.1测试仪器 - 15 -
4.2.2指标测试 - 16 -
结束语 - 17 -
参考文献 - 18 -
附录一 - 19 -

 

 
1 引言
振荡器自其诞生以来就一直在通信、电子、航海航空航天及医学等领域扮演重要的角色,具有广泛的用途。在无线电技术发展的初期,它就在发射机中用来产生高频载波电压,在超外差接收机中用作本机振荡器,成为发射和接收设备的基本部件。随着电子技术的迅速发展,振荡器的用途也越来越广泛,例如在无线电测量仪器中,它产生各种频段的正弦信号电压:在热加工、热处理、超声波加工和某些医疗设备中,它产生大功率的高频电能对负载加热;某些电气设备用振荡器做成的无触点开关进行控制;电子钟和电子手表中采用频率稳定度很高的振荡电路作为定时部件等。尤其在通信系统电路中,压控振荡器(VCO)是其关键部件,特别是在锁相环电路、时钟恢复电路和频率综合器电路等更是重中之重,可以毫不夸张地说在电子通信技术领域,VCO几乎与电流源和运放具有同等重要地位。
在通信技术、测量技术、计算机技术等各种领域中,常常要用到精度比较高,频率稳定度高且方便可调的信号源,电压控制振荡器是如今使用非常广泛的一类电子器件,为电一光转换电路、移动式手持设备等提供了很好的解决方案。本文设计了一款电压控制LC振荡器,采用西勒振荡器作为本系统的主要部分,解决了基本三点式振荡设计中存在的改变振荡频率必改变反馈系数的矛盾[1],通过调节压控变容二极管两端电压,改变振荡器的输出频率,使系统实现15MHz~35MHz输出频率可变[2]。在通信技术、计算机技术和石英钟表制作技术等领域,用常规的信号发生器无法满足这种要求,因此,人们提出了频率合成器的方案,使用锁相环芯片MC145152,使VCO频率实现频率合成,并稳定频率,通过锁相环来控制压控振荡器,使其能够产生高精度的频率可调的多个频率点,为电子很多领域器件的各种功能的精确实施提供方便[3]。
频率合成是利用一个或多个高稳定晶体振荡器产生一系列等间隔的离散频率信号的一种技术,这些离散频率的准确度和稳定度与晶体振荡器相同。这样,就克服晶体振荡器只能产生单一频率信号的缺点。
频率合成器是近代通信系统的重要组成部分。早期的通信系统都是采用调谐的方法实现特定频率上的通信或者从一个频道转换到另一频道,这种方法严重地限制了通信质量的提高。采用频率合成器后,可以用数字预置的方法提供大量精确且能迅速转换的载波信号和本振信号,从而大大地提高了通信质量,而且许多新的通信体制也就有可能得到实现[4]。目前,频率合成器的应用已经超出了通信领域,广泛应用于各种近代电子系统中。
本系统实现频率输出的方法是利用锁相环的频率无误差跟踪的特性,由VCO产生一系列与晶体振荡器相同准确度和稳定度的离散频率信号[5]。
本设计涉及的模拟硬件电路较多。VCO和功率放大模块属纯硬件部分,又属于高频部分。所用的电容值多在十几pF数量级,晶体管的特性参数存在较大差别,实际测试结果与理论值存在较大的误差,所以在测试时需要反复调整电感和电容的具体数值,才能有理想的结果[6]。

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