文档介绍：实验一压控振荡器( VCO ) 一、实验目的(1)掌握压控振荡器的工作原理,了解其性能指标。(2)学会用频谱仪对压控振荡器的性能指标进行测试。二、实验原理 ( ) c V t 控制的振荡器,即是一种频率电压变换器。输出频率( ) c KV t ??,K 是压控振荡器控制灵敏度或者增益系数,单位为(弧度/ 秒) /伏。 VC O作为一个振荡器,它的频率由电压来控制。压控振荡器实现压控的方法主要有如下两种:(1)直接改变决定振荡频率的振荡回路元件(如 R, L,C)的数值; (2)控制多谐振荡器中定时元件的充放电电流或电压。利用上述方法, 原则上各种振荡器都可能改造成为一个压控振荡器。 VCO 首先是一个振荡器,只是多了一个控制端,可以用电压去控制振荡器的振荡频率。压控振荡器主要有如下几种类型:(1) LC压控振荡器(2) RC 压控振荡器(3)负阻压控振荡器(4)晶体压控振荡器在应用中究竟采用那种形式的压控振荡器,必须视场合和要求而定。如果只是为了简便和有很宽的调谐范围( 即频率覆盖) ,而对相位噪声没什么要求,那么可以选用由 RC 振荡器所构成的 VCO ;如果要求有较宽的调谐范围和较低的相位噪声,可以选用由 LC振荡器构成的 VCO; 如果对相位噪声指标要求较高,而调谐范围并不要求那么宽,那么可以选用由晶体振荡器所构成的 VCO 。 1 (1)中心频率 0?及频率变化范围,要求频率覆盖范围大(2)频率稳定度高(短期和长期) 压控振荡器的频率相对稳定度一般低于用同样电路构成的固定频率振荡器。一般 LC 压控振荡器和负阻压控振荡器稳定度可达 10 -4 -10 -6/ 月,晶体压控振荡器可达 10 -6 -10 -10/月。一般希望 VCO 的频率稳定度在长期和短期范围内比较高。(3)相位噪声,要求尽可能低,这是 VCO 最重要的质量指标。频率源的相位噪声直接影响频率源的短期频率稳定度。频率源的短期频率稳定度有两种表征法,在频域用单边相位噪声功率表征,在时域则用阿伦方差表征。频域表征能较好地反映高频相位噪声对频率稳定度的影响。而时域表征能较好的反应低频相位噪声对频率稳定度的影响。在此只介绍更为常用的频域表征法。频率稳定度的频域表征法是用单边( SSB )相位噪声谱密度表示。单边相位噪声谱密度是指偏离载频 cf 一定量 f?处,单位频带内噪声功率 SSBP 相对于平均载波功率 CP 比值的分贝值,使用模拟频谱仪测量单边带相位噪声谱密度公式如下: n mBCANf lg10 )(?????其中,)( mf?为单边带相位噪声谱密度, Hz dBc / ;N 为偏离载频 mf 处的噪声功率电平, dBm ;A 为载波电平, dBm ;C 为频谱测量随机噪声修正值,对模拟频谱仪其值为 dB ; nB 为频谱仪等效噪声带宽。例如,测得载波功率为 7dBm, 在偏离载频 10kHz 处在带宽 1kHz 内的噪声功率-43dBm 那么单位频带内的相对单边噪声功率为-43dBm-7dBm--10lg(1000)dB=-82dBc/******@10kHz (4)压控线性一般压控振荡器在频率覆盖范围内并不一定能保证很好的压控线性,使用上一般则希望压控振荡器在一定的频率范围内控制线性度越