浅析压控振荡器的原理、性能参数、封装方式及应用场景

压控振荡器原理与性能参数

压控振荡器是一种振荡频率可以通过电压输入控制的电子设备。VCO在许多电子系统中扮演着关键角色，尤其是在无线通信、信号处理和频率合成等领域。

压控振荡器的原理：

VCO的基本原理是利用一个可变电容来改变谐振电路的频率。这个可变电容可以是变容二极管（Varactor Diode），其电容值随着施加在其上的反向偏置电压的变化而变化。当电压改变时，变容二极管的电容值也随之改变，从而改变了与之相连的LC谐振电路的谐振频率。

以输出角频率ω0为中心，随着输入信号电压Uc(t)的变化而变化。该特性的表达式为:

输入控制电压的信号是传输或者测量的信号，压控晶振常常被用作调频器，可以产生调频信号，广泛应用在自动频率控制环路和锁相环环路中。

压控振荡器性能参数如下所述：

（1）中心频率；

（2）调节范围；

（3）调节线性度；

（4）输出振幅：能达到大的输出振荡幅度是再好不过的，这样使输出波形对噪声不敏感；幅度的增加可以通过牺牲功耗、电源电压甚至是调节范围得到的；

（5）功耗：与其他模拟电路一样，振荡器受速度、功耗和噪声的限制。振荡器典型的功率消耗在1~10mV之间；

（6）电源与共模抑制；

（7）输出信号的纯度：即使有恒定的控制电压，压控振荡器的输出波形也不具完美的周期性。振荡器中元器件的电子噪声和电源噪声使输出相位与频率含有噪声。这些影响被量化成“信号抖动”和“相位噪声”；

相位噪声：相位噪声作为压控振荡器最关键的参数之一，在设计时应慎重研究及优化，使得其相位噪声达到较高的标准。随着射频电路的发展，已经有很多相位噪声模型产生，但是相位噪声的优化仍然是艰巨的任务。例如：改善振荡器的Q值。尽管以上定性分析的是理想振荡器的噪声情况，但是这些结果同样适合实际的振荡器：在功耗一定的情况下，较高Q值的振荡器有利于改善其噪声性能；在给定噪声性能的情况下，较高Q值的振荡器能够降低其功耗。

压控振荡器的封装方式

VCO采用多种封装形式，通常采用 表面贴装封装或同轴连接封装 。通常采用坚固及气密性封装，或者专门针对恶劣环境和满足高可靠性标准（工业、商业或军事用途）进行封装。因此，电镀和封装材料/技术通常满足军事标准规定，能够达到相关的运行温度范围、湿度、冲击和振动要求。

压控振荡器的应用场景

通用压控振荡器应用场景

锁相环路

函数发生器

频率合成器

可调接收器

电子干扰

本地振荡器

无线通讯

卫星通信

光纤通信

电子战

电子对抗

微波无线电

雷达

医疗仪器

测试与测量设备