RF振荡器：用于微波/mmWave产品的VCO集成电路

对于数字设计师来说，RF（射频）世界可能令人望而生畏，而且在不同系统中导航各种组件可能很困难。如此多的模拟信号处理在硬件级别完成，完成工作需要选择正确的模拟组件。一个关键组件是RF振荡器，它可以用作信号源或作为稳定的参考信号。

不同的VCO（压控振荡器）针对不同的信号级别进行评级，但它们为您提供了一种方便的方式来控制参考振荡器的频率。一些直接的应用包括直接频率调制、频率合成和稳定的参考振荡器。在选择VCO用于这些和其他应用时，这里有一些需要注意的事项。

VCO在RF产品中的应用

许多低功率无线和RF应用正在向SoC（系统级芯片）转移，其中VCO、PLL（相位锁环）、DSP（数字信号处理器）组件、CPU、ADC/DAC（模数/数模转换器）和其他功能被集成到单个单元中。对于其他中间和高功率输出应用，您可能需要依赖于离散组件和专用的VCO IC来完成您的应用。此外，如果您正在创新独特的系统用作GHz频率的稳定振荡器或其他应用，使用VCO IC作为整体系统设计的一部分，在购买更昂贵的SoC之前会有所帮助。

重要的VCO规格

有两种主要类型的VCO可用作RG振荡器。线性VCO设计用于产生一个带有集成变容二极管的LC谐振电路中的正弦波形。理想的变容二极管是非线性的，但是在变容二极管上的电压降可以近似为几乎线性的，这将决定电路中的调谐范围。松弛振荡器设计用于产生方波、三角波或锯齿波形，且易于在MMIC上形成。一个不稳定的多谐振荡器VCO是松弛振荡器的一个例子，它输出方波，尽管这可以通过积分电路转换为三角波。

理想的VCO将输出完美的正弦/三角/锯齿波形，没有相位噪声，零温度稳定性，并具有线性频率范围。实际组件不是以这种方式运作的，但它们经常可以接近。在选择RF振荡器的VCO时，这里有一些重要的规格要考虑：

• 调谐电压范围：这将决定设备可以接受的输入直流电压范围，然后将其转换为所需频率。
• 频率范围：数据表中的频率范围通常是一个显示线性范围的图表。如果你将输入电压与输出频率图的顶端增加，你会发现输出频率在某个最大值处饱和。理想情况下，频率范围应该是调谐电压的线性函数，但实际情况并非总是如此。
• 调谐范围：这仅仅是频率范围除以输入电压范围（在线性区域内）。这通常以MHz/V或GHz/V的单位值作为常数报价。
• 温度稳定性：不同的组件将具有不同的稳定性水平。一般来说，随着温度的升高，功率输出和输出频率会降低，但具体减少量因组件而异。确保检查这一点，因为它将决定你的板上可能需要哪些热管理措施。 振荡器类型：确保检查VCO中使用的振荡器类型（见上文）。
• 谐波/次谐波输出：一些VCO允许你直接访问输出上的更高谐波或更低谐波。通常，第一个泛音（基频的两倍）或第一个次音（基频的一半）可以从输出中获得。
• 相位噪声：这个规格对于需要精确计时的应用至关重要，例如激光雷达中的数字至时间转换和雷达。当VCO用作参考振荡器时，这也是一个关键规格。

RF振荡器VCO组件选项

Analog Devices, HMC739LP4E

在收购Hittite之后，Analog Devices提供Hittite HMC739LP4E VCO作为他们的产品组合的一部分。这个VCO提供半频率和除以16的输出，除了标准的可调频率输出。标准频率可以在23.8到26.8 GHz的范围内线性调谐，最高可达14 dBm输出，超出此范围后调谐略有非线性。尽管它的调谐范围较窄，但它具有相对较高的功率输出，非常适合点对点无线电、点对多点无线电和VSAT应用。

这个MMIC围绕GaAs-InGaP异质结双极晶体管构建，因此它在整个调谐范围内提供高效的功率输出。它还具有非常低的相位噪声，如下图所示。

HMC739LP4E VCO的单边带相位噪声。来自HMC739LP4E数据表。

MACOM, MAOC-009268-PKG003

MAOC-009268-PKG003来自MACOM是一个基于InGaP HBT的GHz频率生成VCO的选项。这个VCO提供从12.7到14.2 GHz的可调输出，最高可达9 dBm的功率输出。这个组件还提供最高达1 dBm功率输出的半频率输出。这个组件的一个优点是在调谐电压范围内，功率输出基本保持恒定，这与之前的组件不同。它还具有出色的温度稳定性，如下图所示。

MAOC-009268-PKG003 VCO的温度稳定性。来自MAOC-009268-PKG003数据手册。

德州仪器，LMX2531LQE1415E

德州仪器的LMX2531LQE1415E VCO是一个完整的频率合成器解决方案，包括一个集成的PLL。与外部参考振荡器结合使用时，该设备生成用于上下变换的低噪声本地振荡器信号。它还包括一个串行控制接口，用于与分数N delta-sigma调制器（最高4阶）进行调谐。一些理想应用包括卫星通信、蜂窝基站、CATV和数据转换器的时钟。

开环和闭环相位噪声。来自LMX2531LQE1415E数据手册。 (Alt text: LMX2531LQE1415E相位噪声图) https://drive.google.com/open?id=17CohCZB3_NKahnxiUMZC3tmM7tJezroq

我们仅介绍了市场上可以找到的许多RF振荡器VCO组件中的几个。还有其他适用于低功率应用的选项，例如带有集成VCO的PLL。这些集成组件和许多更多的RF产品的离散VCO IC可以在Octopart上找到。

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