一键完成----创新的VCO参数测试方案

SBKJ2020

AnaPico的APPH系列相位噪声分析仪不仅可以用于连续波信号和脉冲模式的相位噪声测量、幅度噪声测量、加性（附加或残余）相位噪声测量以及时间稳定性的艾伦偏差测量等，还为用户提供了一种用于VCO综合参数的创新测量方案，该方案可以测量VCO的参数、相位噪声水平并测量相位噪声对控制电压的依赖性。
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- R) U, R; H* E, M& |4 |振荡器自其诞生以来就一直在通信、电子、航海航空航天及医学等领域扮演重要的角色，具有广泛的用途。在无线电技术发展的初期，它就在发射机中用来产生高频载波电压，在超外差接收机中用作本机振荡器，成为发射和接收设备的基本部件。随着电子技术的迅速发展，振荡器的用途https://www.anapico.net.cn/case-item-91.html也越来越广泛，例如在射频微波测量仪器中，它产生各种频段的正弦信号电压；在热加工、热处理、超声波加工和某些医疗设备中，它产生大功率的高频电能对负载加热；某些电气设备用振荡器做成的无触点开关进行控制；电子钟和电子手表中采用频率稳定度很高的振荡电路作为定时部件等。尤其在通信咨询4006218906系统电路中，压控振荡器(VCO)是其关键部件，特别是在锁相环电路、时钟恢复电路和频率综合器电路等更是重中之重，可以毫不夸张地说在电子通信技术领域，VCO几乎与电流源和运放具有同等重要地位。
压控振荡器（VCO）指输出频率与输入控制电压有对应关系的振荡电路(VCO)，频率是输入信号电压的函数的振荡器VCO，振荡器的工作状态或振荡回路的元件参数受输入控制电压的控制，就可构成一个压控振荡器（VCO）。
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图1：压控振荡器的控制特性

压控振荡器(VCO)的主要指标：
( h  D7 k, L: D  M1.中心频率
是指频率调节范围的中间值，即振荡器频率的最大值和最小值的中间值，中心频率的大小取决于振荡器的结构和元器件参数，而且还随着工艺和温度相应改变;随着科学技术的不断发展和产品性能的调高，现如今CMOS压控振荡器的中心频率能够达到10GHz。
6 |% }4 [& {! D8 a9 V2.调谐范围
$ c' q# f* g3 m. [1 [' o$ {是指调节输出频率的变化范围，即振荡器的最大调谐频率和最小调谐频率的差值压控振荡器要有足够大的调谐范围才能满足输出频率达到所需要的值。
3.调谐增益
. c" n3 H% i7 E  e6 W5 B  B即压控振荡器的灵敏度，是指单位的输入电压与输出频率的变化，一般用Kv表示，单位是Hz/V，在实际应用上讲，压控器的灵敏度越高，噪声响应在控制线路上越强，结果干扰输出频率就越大，就会使压控振荡器的噪声性能降低。所以需要寻找VCO的增益和噪声性能的平衡。
- w; ]8 w1 s* n* V6 k4.输出振幅
9 r- i6 Z/ v3 e7 j3 J+ Q. Z5 n" g即VCO输出频谱的峰值。通过优化相位噪声，就要尽可能的加大输出电压时的幅值，从而会使压控增益降低。不断减少，要提高输出的幅值尤其重要伴随着CMOS工艺的不断发展，输入电压不断减少，要提高输出的幅值尤其重要。
5.调谐线性度
( u  ~4 p" p, t6 L( q6 j# y就是指压控增益，理想的压控振荡器其是常数，实际工作中压控振荡器的表现是非线性的，要想在整个调谐范围内使。为常数，尽量使其在调谐范围内变化最小。
/ j, [( I& R' e7 [) R6 N6.相位噪声
6 @4 P; W8 C+ U  s' p2 h, O9 r1 x2 h振荡器进入稳定状态时，电路中的噪声干扰电路工作，这就是相位噪声。单位是dBc/Hz。
创新的VCO参数测试方案：
测量VCO的各项参数一直是一项重要的任务和挑战！按照前文所述，VCO参数可以大致分为两组，第一组是指信号质量特性，第二组是频率控制特性。
" t  B9 E  P+ L1 x8 w  z- @5 vAnaPico的创新解决方案是能够测量VCO相位噪声水平对控制电压TUNE 值的依赖性，当然，只需按一个按钮然后利用几秒钟来执行此类测量！
; o5 U7 D8 A0 k一、 信号连接：
0 g( X0 C/ _/ a6 I) d7 V! v. Q* F2 s使用AnaPico 的APPH系列相位噪声分析仪测量VCO参数不需要额外的设备，仅需在购买APPH系列相位噪声分析仪时选购Opt VCO测试选件（软件，可在线安装和升级）。
  o8 L4 W' Z8 {' U测量 VCO 参数的连接图如图2所示：

图2：利用AnaPico公司APPH系列相噪分析仪测量VCO参数的连接示意图

我们可以通过连接示意图发现在利用AnaPico公司APPH系列相噪分析仪对VCO进行测试并不需要外部电源，因为APPH系列标配了两个高质量的DC电源，可提供0~15V的直流电压输出和0~550mA的电流输出，其噪声电平< 10 nVrms/√Hz！同时APPH系列还标配了Tune电压源，工作范围-5~+22 V，0~20mA，其噪声电平更是低至< 2 nVrms/√Hz！
二、 VCO测试的用户界面：
APPH系列提供了专门的VCO测试操作界面，连接好信号后，APPH系列相噪分析仪会自动检测VCO输出的电平和频率，在测试前用户仅需花几秒钟的时间设置一下与待测VCO相关的输出电压和Tune电压等参数即可一键完成所有参数的测试。

图3：APPH系列相噪分析仪VCO测试用户图形界面

AnaPico的另外一项创新是根据TUNE电压测量相位噪声水平（右下角的模式图-图3）。横轴是 TUNE 电压的绘制值，纵轴是所选偏移处的相位噪声电平，红线为10kHz，蓝线为100kHz，绿线为1MHz。用户可以设置每个频率和电压 TUNE 标记来跟踪控制点的VCO 参数。从图3中可以看出，随着TUNE电压的变化，10kHz偏移处的相位噪声电平偏差可能为3~4dB。
0 ]+ Z8 G( `4 ~/ t+ H# f  B因此，APPH系列相位噪声分析仪的用户不仅可以测量VCO参数、测量合成器输出的相位噪声，还可以通过按一下按钮来评估TUNE电压对相位噪声参数的影响。
7 m: Y1 _! D. d三、 结论：
AnaPico的APPH系列相位噪声分析仪不仅可以用于连续波信号和脉冲模式的相位噪声测量、幅度噪声测量、加性（附加或残余）相位噪声测量以及时间稳定性的艾伦偏差测量等，还为用户提供了一种用于VCO综合参数的创新测量方案，该方案可以测量VCO的参数、相位噪声水平并测量相位噪声对控制电压的依赖性。
关于AnaPico的VCO测试方案，您只需要在购买APPH系列相位噪声分析仪时加上Opt VCO这个选件选项即可。当然你也可以在未来需要的时候进行再添加该功能选项，此时只需要您的APPH设备连接互联网即可完成该功能的添加和升级！

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中心频率的大小取决于振荡器的结构和元器件参数