芯耀
与非AI
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问题1：实际应用中，一般怎么选型VCO？
答：窄带VCO的相位噪声性能普遍比宽带VCO更好。举个例子：窄带VCO，频偏1MHz处相位噪声可达-150dBc/Hz；而同频偏下，宽带型号只有-136dBc/Hz。从应用场景来说：宽带调谐VCO适合雷达、电子侦察、电子对抗这类场景；窄带VCO多用于收发系统里的锁相环应用。
问题2：VCO能在更低供电电压下使用吗？
答：可以。低压供电不会把VCO烧坏，但输出功率、调谐范围会发生变化。但是需要选用适配低压供电的专用振荡器。
问题3：给VCO加上供电电压后，会不会有起振延迟？
答：会有，但延迟极小，几乎可以忽略。VCO上电起振响应速度很快，典型开关起振延迟约130ns。
问题4：VCO供电电压发生变化时，哪些参数会受影响？怎么变？
答：振荡频率和输出功率都会跟着变。频率随供电电压的变化叫推频效应，单位是MHz/V。如果供电电压远低于标称值：会恶化振荡性能，严重时直接停振不起振；如果供电电压过高：晶体管功耗会大幅增加，直接降低VCO使用寿命和可靠性。
问题5：VCO在两个控制电压之间切换时，从一个频率跳到另一个频率并稳定下来，需要多久？
答：稳定时间取决于调制带宽。绝大多数VCO的调制带宽都大于90kHz（无特殊标注默认都是），对应的频率切换稳定时间大概在0.01ms量级。
问题6：VCO的相位噪声，会怎样影响锁相环（PLL）系统的整体噪声？
答：普通锁相环结构见下图所示，核心就是让VCO锁定在高稳定度参考频率上锁相环里的鉴相器会输出直流控制电压，把VCO一直维持在锁定状态。
参考信号一般来自晶振振荡器：晶振相位噪声性能很好，但工作频率大多上限只有200MHz左右。想要更高参考频率，就要对晶振输出做频率倍频，常用锁相环实现：用一个高频VCO，经过N分频后再和参考源锁相，相当于把参考频率倍频了N倍。但倍频会劣化相位噪声，噪声恶化量为20*logN。即便噪声变差，近端相位噪声依然优秀；但远端相位噪声，不如同频率下直接工作的普通基波VCO。
合理设置锁相环的环路带宽，就能兼顾参考源和VCO两者的噪声优势：
- 低于环路带宽：系统噪声基本由倍频后的参考源决定；
- 高于环路带宽：系统噪声基本由自由振荡的VCO决定。
环路带宽也同时决定了整个锁相环的动态响应特性。
问题7：什么是频偏（频率偏移）？
答：频偏就是振荡器中心频率随控制电压变化偏移量。
问题8：什么是调频噪声、相位噪声？
答：调频噪声也叫相位噪声，指信号短期随机的频率抖动。调频噪声和相位噪声是直接相关的，因为频率偏移本质就是相位偏移的变化速率。因为微小的调频频偏很难直接测量，所以行业里一般都用单边带相位噪声，来表征信号的短期频率稳定度。
问题9：什么是调幅噪声？怎么产生的？
答：调幅噪声就是信号幅度忽大忽小的波动。主要两个来源：偏置电流的噪声波动、供电电压的波动。由集电极电流噪声带来的调幅分量，可以近似估算：集电极电流为Ic时，散粒噪声大小是2qIc，q是电子电荷量。由散粒噪声造成的调幅百分比公式：(2(2qIc)*100)/Ic。
拿10mA集电极电流举例，算出来调幅比例只有6.4x10-19，比载波低-182dBc。可见散粒噪声带来的调幅噪声极小，基本可以忽略。真正最常见的杂散调幅来源是直流供电电源。谐振器供电电压只要波动0.1%，载波就会产生±0.1%的幅度调制，调制深度0.0005，折算比载波低-66dB。所以设计时一定要把电源噪声压到最低。
问题10：什么是宽带噪声底噪？
答：VCO由LC谐振回路+正反馈放大器组成。当频偏超过VCO半带宽 fo/2QL之后，相位噪声不再受正反馈影响，只由振荡器信号幅度和放大器热噪声的比值决定。假设放大器增益18dB、噪声系数6dB，放大器输出噪声：
No=(-174+18+6)dBm/Hz=-150dBm/Hz，其中-174dBm/Hz是室温下输入热噪声基准。
想要减小电源噪声影响，必须用低噪声电源。若振荡器输出功率10mW，先转dBm：10mW=40dBm，载噪比：
C/N=10–(-150)dBc/Hz=160dBc/Hz
问题11：在蜂窝、PCN这类通信系统里，VCO会怎么影响相位噪声？
答：锁相环里的VCO相当于一个高稳定本振源。做下变频时：VCO相位噪声、接收射频信号噪声、混频器热噪声会叠加在一起，变成下变频后的总噪声。所以要压低系统总噪声，必须选用相位噪声更低的VCO。系统能容忍多大噪声，由整机指标决定。
低噪声VCO典型相位噪声在-150～-160dBc/Hz，宽带VCO在1MHz频偏处一般只有-136dBc/Hz，具体看手册或咨询原厂。
问12：怎么把相位噪声做到最低？另外，选用调谐范围更窄的VCO，是不是通常能改善系统的噪声性能？
答：VCO可以等效看成LC谐振回路+正反馈放大器两部分（见下图）。
振荡器的半带宽公式为fo/2QL，其中fo是中心频率，QL是谐振回路的有载品质因数。对于处在以下频率范围内的信号：
在这个频段内，相位噪声会每十倍频程恶化20dB；ffl是1/f闪烁噪声开始占主导的拐点频率。当频率低于ffl时，相位噪声会变成每十倍频程恶化30dB，这个规律如下图所示。
所以，近端相位噪声和谐振回路的Q值直接相关。高Q值、腔体类振荡器，近端噪声远优于低Q值普通VCO。另外，采用硅晶体管也能获得更好的近端相位噪声。
问题13：宽带VCO有哪些优势？
答：宽带VCO适用场景非常多，主要好处有以下几点：
- 在雷达、电子对抗这类设备中，宽带VCO可以快速调谐，且覆盖频率范围很宽。
- 覆盖同样的频率区间，需要用到的VCO数量更少。
- 通用标准款宽带VCO可适配多种场景，通用性强，能节省成本。
- 很多宽带应用场景，不用切换多个VCO就能实现。
- 当频率牵引效应比较明显、导致VCO频率偏移超出额定范围时，宽带VCO更容易通过调谐把频率拉回来。
问题14：输出功率指标该怎么规范定义最合适？
答：输出功率默认按50Ω负载来测试。输出功率建议用dBm作单位，误差容差用±dB来标注。
问题15：解释一下什么是调谐斜率？
答：调谐斜率就是频率–电压调谐曲线上任意一点的斜率，也等同于调制灵敏度。斜率有正、负之分：
- 正斜率：调谐电压升高，输出频率也跟着升高；
- 负斜率：调谐电压升高，输出频率反而降低。
如下图所示：
问题16：什么是单调谐特性？
答：单调谐的意思是：在整个调谐电压范围内，每个电压只对应唯一一个频率，而且全程调谐斜率正负保持不变。
全部为正斜率的单调调谐VCO如下图所示：
问题17：在FM/PM调频、调相发射机中，调谐线性度会体现在哪些方面？
答：在调频/调相发射机里，信息是通过调制VCO载波频率来发送的。调制信号加到VCO调谐端，对VCO进行调频，会产生调制边带，可以用频谱仪直接观测到。一般来说，调制信号VoSin(fmt)产生的边带，比载波低：20log(Vo*K/1.414fm)，式中K是VCO调制灵敏度。如果保持调制幅度Vo和调制频率fm不变，让VCO工作频率在整个调谐范围内从低频扫到高频（或反过来），你会发现边带相对于载波的电平会发生变化。边带电平的变化幅度，就能反映调制灵敏度K是否平稳，也就是调谐线性度好坏。
问题18：什么是调制带宽（视频带宽）？
答：调制带宽定义：当频偏下降到直流频偏值的0.707倍时对应的调制频率。VCO调谐驱动源一般是纯电阻特性，而VCO调谐端口以容性为主，两者组合相当于一个低通滤波器。调制频率越高，经过这个等效滤波器后加在调谐端的信号幅度就越小，VCO的实际频偏也就跟着变小。减小调谐端口的时间常数，就能提升调制/调谐带宽。需要快速跳频、快速调谐的VCO，就必须做高调制带宽设计。
问题19：VCO的调制带宽一般是多少？
答：绝大多数型号调制带宽都做到90kHz及以上。
