多功能振蕩器與頻率合成器

　　現(xiàn)代發(fā)射機和接收機利用多功能振蕩器和頻率合成器實現(xiàn)載波信號及上/下變頻本地多功能振蕩器頻率的生成，對頻率調(diào)諧的輔助以及其他功能。此類精密頻率的生成可通過多種材料和技術(shù)實現(xiàn)。本文對射頻和微波技術(shù)中常用的各種多功能振蕩器和頻率合成器進(jìn)行簡單介紹。

　　多功能振蕩器為一種可在受激時產(chǎn)生可重復(fù)可預(yù)測頻率響應(yīng)的材料和結(jié)構(gòu)，并且是很多模擬、數(shù)字和射頻電路中的關(guān)鍵部件。某些類型的多功能振蕩器由通過相互作用而產(chǎn)生振蕩的電氣元件組成，而另外一些多功能振蕩器采用可在受激時生成諧振信號的材料。為了提高多功能振蕩器針對長時間工作、溫度、材料及元件退化以及其他因素的電氣性能和穩(wěn)定性，某些類型的多功能振蕩器還采用數(shù)字或模擬控制電路。

　　某些早的多功能振蕩器利用電感和電容電路產(chǎn)生諧振和振蕩信號。早期的無線電系統(tǒng)通過以旋鈕和開關(guān)調(diào)節(jié)電感值和電容值的方式，實現(xiàn)改變諧振特性的目的。此類系統(tǒng)通常比采用其他的技術(shù)的多功能振蕩器體積更大，而且必須持續(xù)調(diào)諧，才能保持所需的振蕩性能。LC電路多功能振蕩器已大部分被集成電路中的晶體多功能振蕩器及其他電路類型多功能振蕩器所取代。

　　同軸元件也可用于在與其本身的幾何結(jié)構(gòu)及腔體幾何結(jié)構(gòu)相符合的特定頻率下產(chǎn)生電感和電容特性。此類器件雖然因所需工作頻率而在小型化方面受到限制，但是其通常非常穩(wěn)定，而且可在數(shù)百兆赫茲至數(shù)千兆赫茲范圍內(nèi)提供優(yōu)異的相位噪聲性能。

　　晶體多功能振蕩器由在受到電激勵時產(chǎn)生諧振特性的晶體結(jié)構(gòu)組成。此類多功能振蕩器通常非常穩(wěn)定，具有優(yōu)異的相位噪聲，而且可制成相對小巧的結(jié)構(gòu)。在具有更高要求的應(yīng)用中，晶體多功能振蕩器通常集成至更為復(fù)雜的模擬或數(shù)字電路中，這些電路利用一個或多個多功能振蕩器及環(huán)境控制系統(tǒng)實現(xiàn)更加可靠的性能，以對頻率和相位的經(jīng)時變化進(jìn)行限制。晶體多功能振蕩器的振蕩頻率與晶體尺寸成正比，而且晶體多功能振蕩器可制造成在數(shù)赫茲至千兆赫茲以上范圍內(nèi)產(chǎn)生諧振特性。

　　介質(zhì)諧振多功能振蕩器為一類利用介質(zhì)諧振器產(chǎn)生非常穩(wěn)定且顫噪效應(yīng)極低的高Q諧振特性的微波和毫米波頻率多功能振蕩器。介質(zhì)諧振多功能振蕩器通常采用具有高介電常數(shù)和低損耗因子的介質(zhì)塊作為其諧振元件，而且與其他諧振結(jié)構(gòu)類似，介質(zhì)諧振多功能振蕩器的工作頻率與介質(zhì)塊的物理尺寸相關(guān)。雖然介質(zhì)諧振多功能振蕩器與同軸諧振多功能振蕩器的腔體諧振器類似，但是其在高頻下的電阻性損耗并不增大。

　　鎖相多功能振蕩器為由多功能振蕩器和用于提高該多功能振蕩器穩(wěn)定性的模擬或數(shù)字輔助控制電路組成的復(fù)合結(jié)構(gòu)。鎖相多功能振蕩器利用對所需頻率特性進(jìn)行校正和“鎖定”的反饋網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對諧振特性或多功能振蕩器激勵的調(diào)整。鎖相多功能振蕩器電路的要求取決于多功能振蕩器類型，頻率要求，頻譜質(zhì)量要求，功率輸出以及其他環(huán)境因素。

　　壓控多功能振蕩器為一種可由輸入電壓信號（通常為直流信號）控制的多功能振蕩器。壓控多功能振蕩器分為帶可變電容（變?nèi)荩┒O管器件的壓控晶體多功能振蕩器（VCXO），釔鐵石榴石（YIG）調(diào)諧多功能振蕩器等多種類型。