L波段寬帶低相噪VCO的設計與制作

2．2 低相噪設計
壓控振蕩器的相位噪聲可近似地由式(4)給出

VCO的相位噪聲主要由諧振回路的Q值，壓控靈敏度K0，振蕩管的噪聲系數等參數決定。對于并聯諧振的壓控振蕩器，得到其等效電路如圖3所示。諧振器的品質因數(Q值)為

由式(5)可知，諧振器Q值由電容電感串聯電阻決定。目前的集成電路工藝實現不了高Q值的電感，諧振器的Q值主要受電感的Q值影響。
此外適當地增大電感值也可以提高Q值，但是這只在一定的范圍內成立。選取合適的電感與變容管至關重要。以f=1 GHz來粗略計算電感電容值，得L=2．5 nH。考慮到塑封器件的寄生效應以及通孔電感的存在，常規的薄膜表貼電感或是繞線電感已不適合應用了，考慮采取一段短的到地微帶線來實現諧振器電感L2，此法可以獲得較小的電感值且Q值較高。合理選擇此電感大小對相噪有重要意義，電感L3為塑封器件引線電感實現。
振蕩管選擇噪聲系數低、1／f噪聲低的硅雙極三極管，變容管盡量選取串聯電阻較小的突變結管。合理地選擇器件，可進一步降低VCO的相位噪聲。

3 CAD仿真優化設計
采用微波射頻仿真工具作為仿真設計工具，合理選取電路工作點和各個元件初始參數，利用軟件自帶的元器件庫，可以比較準確地搭建起仿真原理圖。對電路進行諧波平衡法仿真，可以方便地得到上電路的振蕩頻率、相噪、諧波等指標，電路起振曲線如圖4所示。