覆蓋多個頻段的振蕩器的設計

多模無線電的基本原理是，只使用一個發送/接收信號處理鏈同時處理兩個或更多個不同頻率的信號。圖4顯示了一個雙頻段、2.4GHz/5GHz WLAN收發器系統的頻率規劃。它利用頻率合成器中帶二分頻器的單個8GHz VCO產生4GHz信號，接著使用四分頻器獲得1GHz信號。這些同步（I）和正交（Q）信號在正交單邊帶（SSB）混頻器中混頻產生5GHz信號，然后再經過進一步分頻得到2.4GHz信號。


圖4：這種頻率規劃將從單個8GHz VCO產生多個WLAN信號。

這種方法需要多個緩沖器、分頻器和濾波器電路，才能產生雙頻段WLAN無線電設備所需的信號。也可以從更低頻率的信號著手通過增加倍頻器來產生多個信號。但在使用正交頻率轉換器的情況下，倍頻很少用于最后一級頻率轉換，因為在更高的頻率處理差分輸出有很大的難度。

傳統的單路輸出振蕩器產生的是周期性波形，這種波形實質上是一個基頻加上其諧波信號分量?；诟唠A諧振器的可調諧振蕩器可以提供多種振蕩模式，并能單獨或同時產生多個獨立的頻率。

單輸出可調諧振蕩器是設計多頻段振蕩器的一個良好開端。單頻可調諧寬帶振蕩器利用經過變容二極管調諧的二階諧振器網絡來產生特定頻率的信號。它會采用一個有源器件（如雙極晶體管）與并聯或串聯的電感電容（LC）諧振調諧電路相端接。并聯LC諧振器網絡具有一個較大的并聯電阻（或反諧振），而串聯LC諧振器網絡提供較小的串聯電阻（或諧振）。這種設計的性能將不可避免地受到晶體管能力、其封裝的電氣特性以及在寬頻范圍內調諧振蕩器所需的電容大范圍變化的限制。

多模多頻振蕩器要求的不只是一個簡單的并聯LC網絡和一個有源器件。可以產生兩個并發頻率的振蕩器電路，必須能夠在兩個截然不同的頻率點同時提供負的電阻值，更高階的諧振器就是用于這個目的。諧振器的階數取決于期望的不同頻率信號/頻段數量。雖然一個簡單的二階諧振器網絡只產生一個頻率，但一個四階諧振器網絡可以產生兩個并發的頻率。

設計這種振蕩器的技巧，是需要了解支持多個獨立頻段所需的負電阻值，這方面的信息可以通過執行網絡分析找到。這類分析可以形成圖1所示的多模多頻振蕩器設計。專利待批的多頻振蕩器采用基于超材料的四階諧振器（圖5）。


圖5：多頻振蕩器采用了基于超材料的更高階諧振器。

帶高階(2)諧振器的振蕩器，可以實現多個穩定的振蕩模式，并產生多個諧振頻率。借助合適的非線性有源電路拓撲和必要的諧振器元件值，更高階振蕩器可以提供多于一個的諧振頻率。例如，具有四階諧振器的可調諧振蕩器，可以單獨或同時產生兩個截然不同的頻率ω1和ω2(圖6)。這種振蕩器可以通過在振蕩器晶體管(比如雙極晶體管)基極綜合兩個不同值電感組裝而成，從而創造同時持續振蕩所需的條件。

圖6：帶四階諧振器的振蕩器可以產生多個同時輸出信號。