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项目 8 振荡器分析与设计 本项 目重难点： （1）振荡器的工作原理、技术指标及其应用； （2）射频/微波振荡器常用元器件的选择； （3）构成振荡器的三个条件以及常用振荡器的电路结构形式； （4）振荡器电路的一般设计方法。 （5）振荡器参数的测试方法； （6）射频/微波振荡器的设计方法； （7）利用ADS 软件进行 VCO 电路仿真设计。 任务 1 振荡器的基本原理分析与技术参数测试 重难点分析： （1）构成振荡器的三个必备条件及其具体含义； （2）振荡器的最基本技术指标； （3）用于射频振荡器的常用谐振器类型； （4）射频振荡器主要参数的测试方法。 一、振荡器的技术指标 1．工作频率 振荡器工作频率的高低是按照工作实际需要设计出来的。 而影响振荡器工作 频率的因素有：工作环境温度、内部噪声、元件老化、机械振动、电源纹波等。 在实际工作中，振荡器的工作频率经常会涉及下列概念： （1）频率准确度：表明振荡器实际工作频率偏离标称频率的程度，分为绝对 频率准确度和相对频率准确度。 （2）频率稳定度：在指定时间间隔内频率准确度变化的最大值。频率稳定度 实际上是频率“不稳定度”，分为绝对频率稳定度和相对频率稳定度。最常用的 是相对频率稳定度，简称频率稳定度。 在频率准确度与频率稳定度两个指标中，频率稳定度更为重要。因为只有频率稳 定，才能谈得上频率准确。频率不稳定，准确度也就失去了意义。 1  2．相位噪声 相位噪声用于描述振荡器的短期频率波动。相位噪声通常定义为在某一给定偏 移频率处的dBc/Hz 值。 其中， dBc 是以dB 为单位的该频率处功率与总功率的比值。 相位噪声一般是指在系统内各种噪声作用引起的输出信号相位的随机起伏。相位噪 声可以用频谱仪或相位分析仪测量。 3．输出功率 功率是振荡器的又一重要指标，表示能够带动一定阻抗的负载。 4．调谐范围 对于可调谐振荡器，其指标还包括调谐带宽。该指标通常是指调谐的最大频 率和最小频率，而不是中心频率。对于窄带 （如 10%）可调振荡器，也有用中心 频率的。调谐范围对应变容管的电压范围或 YIG 的电流范围。 5．供电电源 该指标指加在振荡器电源端的能够使振荡器正常工作的电压。 6．结构尺寸 在射频/微波段，振荡器的外形结构和安装尺寸受使用场合的限制。在给定 的安装条件下，应合理布局电路，考虑散热，使振荡器能稳定工作。 二、振荡器基本工作原理 构成一个振荡器必须具备以下三个条件： （1）振荡回路：包含两个 （或两个以上）储能元件。在这两个元件中，当一 个释放能量时，另一个就接收能量。释放与接收能量可以往返进行，其频率决定 于元件的参数。 （2）能源：补充由振荡回路电阻所造成的能量损失。在晶体管振荡器中，这 个能源就是直流电源。 （3） 控制设备： 使能源在正确的时刻补充电路的能量损失， 以维持等幅振荡。 这一功能由有源器件和正反馈电路完成。 根据上述三个条件， 振荡器电路一般由四部分组成： 放大器、 正反馈网络或负阻、 选频网络、稳幅电路。 放大电路和正反馈网络是振荡电路的主要部分。如果正反馈量大，则增幅， 输出幅度越来越大，最后由三极管非线性限幅，这必然产生非线性失真。反之， 2  如果正反馈量不足，则减幅，可能停振，为此振荡电路要有一个稳幅电路。为了 获得单一频率正弦波输出，应该有选频网络，选频网络往往和正反馈网络或放大 电路合二为一。选频网络有 R、C 和 L、C 等电抗性元件组成。对于反馈振荡器来 说，要使反馈振荡器能够产生等幅的持续振荡，必须满足起振、平衡、稳定三大 条件，缺一不可。振荡器工作点应设计在软激励状态，即设在放大区，略偏向截 止的方向。 三、射频/微波振荡器常用元器件 1．有源器件 用于射频/微波振荡器的有源器件及其使用频段如表 8.1 所示。 表 8.1 用于射频/微波