一鍵完成----創(chuàng)新的VCO參數(shù)測試方案

前言

AnaPico的APPH系列相位噪聲分析儀不僅可以用于連續(xù)波信號和脈沖模式的相位噪聲測量、幅度噪聲測量、加性（附加或殘余）相位噪聲測量以及時間穩(wěn)定性的艾倫偏差測量等，還為用戶提供了一種用于VCO綜合參數(shù)的創(chuàng)新測量方案，該方案可以測量VCO的參數(shù)、相位噪聲水平并測量相位噪聲對控制電壓的依賴性。

振蕩器自其誕生以來就一直在通信、電子、航海航空航天及醫(yī)學等領(lǐng)域扮演重要的角色，具有廣泛的用途。在無線電技術(shù)發(fā)展的初期，它就在發(fā)射機中用來產(chǎn)生高頻載波電壓，在超外差接收機中用作本機振蕩器，成為發(fā)射和接收設(shè)備的基本部件。隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，振蕩器的用途也越來越廣泛，例如在射頻微波測量儀器中，它產(chǎn)生各種頻段的正弦信號電壓；在熱加工、熱處理、超聲波加工和某些醫(yī)療設(shè)備中，它產(chǎn)生大功率的高頻電能對負載加熱；某些電氣設(shè)備用振蕩器做成的無觸點開關(guān)進行控制；電子鐘和電子手表中采用頻率穩(wěn)定度很高的振蕩電路作為定時部件等。尤其在通信系統(tǒng)電路中，壓控振蕩器(VCO)是其關(guān)鍵部件，特別是在鎖相環(huán)電路、時鐘恢復(fù)電路和頻率綜合器電路等更是重中之重，可以毫不夸張地說在電子通信技術(shù)領(lǐng)域，VCO幾乎與電流源和運放具有同等重要地位。

壓控振蕩器（VCO）指輸出頻率與輸入控制電壓有對應(yīng)關(guān)系的振蕩電路(VCO)，頻率是輸入信號電壓的函數(shù)的振蕩器VCO，振蕩器的工作狀態(tài)或振蕩回路的元件參數(shù)受輸入控制電壓的控制，就可構(gòu)成一個壓控振蕩器（VCO）。

壓控振蕩器(VCO)的主要指標：
1.中心頻率
是指頻率調(diào)節(jié)范圍的中間值，即振蕩器頻率的最大值和最小值的中間值，中心頻率的大小取決于振蕩器的結(jié)構(gòu)和元器件參數(shù)，而且還隨著工藝和溫度相應(yīng)改變;隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展和產(chǎn)品性能的調(diào)高，現(xiàn)如今CMOS壓控振蕩器的中心頻率能夠達到10GHz。
2.調(diào)諧范圍
是指調(diào)節(jié)輸出頻率的變化范圍，即振蕩器的最大調(diào)諧頻率和最小調(diào)諧頻率的差值壓控振蕩器要有足夠大的調(diào)諧范圍才能滿足輸出頻率達到所需要的值。
3.調(diào)諧增益
即壓控振蕩器的靈敏度，是指單位的輸入電壓與輸出頻率的變化，一般用Kv表示，單位是Hz/V，在實際應(yīng)用上講，壓控器的靈敏度越高，噪聲響應(yīng)在控制線路上越強，結(jié)果干擾輸出頻率就越大，就會使壓控振蕩器的噪聲性能降低。所以需要尋找VCO的增益和噪聲性能的平衡。
4.輸出振幅
即VCO輸出頻譜的峰值。通過優(yōu)化相位噪聲，就要盡可能的加大輸出電壓時的幅值，從而會使壓控增益降低。不斷減少，要提高輸出的幅值尤其重要伴隨著CMOS工藝的不斷發(fā)展，輸入電壓不斷減少，要提高輸出的幅值尤其重要。
5.調(diào)諧線性度
就是指壓控增益，理想的壓控振蕩器其是常數(shù)，實際工作中壓控振蕩器的表現(xiàn)是非線性的，要想在整個調(diào)諧范圍內(nèi)使。為常數(shù)，盡量使其在調(diào)諧范圍內(nèi)變化最小。
6.相位噪聲
振蕩器進入穩(wěn)定狀態(tài)時，電路中的噪聲干擾電路工作，這就是相位噪聲。單位是dBc/Hz。
創(chuàng)新的VCO參數(shù)測試方案：
測量VCO的各項參數(shù)一直是一項重要的任務(wù)和挑戰(zhàn)！按照前文所述，VCO參數(shù)可以大致分為兩組，第一組是指信號質(zhì)量特性，第二組是頻率控制特性。
AnaPico的創(chuàng)新解決方案是能夠測量VCO相位噪聲水平對控制電壓TUNE 值的依賴性，當然，只需按一個按鈕然后利用幾秒鐘來執(zhí)行此類測量！
一、 信號連接：
使用AnaPico 的APPH系列相位噪聲分析儀測量VCO參數(shù)不需要額外的設(shè)備，只需在購買APPH系列相位噪聲分析儀時選購Opt VCO測試選件（軟件，可在線安裝和升級）。
測量 VCO 參數(shù)的連接圖如圖2所示：

我們可以通過連接示意圖發(fā)現(xiàn)在利用AnaPico公司APPH系列相噪分析儀對VCO進行測試并不需要外部電源，因為APPH系列標配了兩個高質(zhì)量的DC電源，可提供0~15V的直流電壓輸出和0~550mA的電流輸出，其噪聲電平< 10 nVrms/√Hz！同時APPH系列還標配了Tune電壓源，工作范圍-5~+22 V，0~20mA，其噪聲電平更是低至< 2 nVrms/√Hz！
二、 VCO測試的用戶界面：
APPH系列提供了專門的VCO測試操作界面，連接好信號后，APPH系列相噪分析儀會自動檢測VCO輸出的電平和頻率，在測試前用戶只需花幾秒鐘的時間設(shè)置一下與待測VCO相關(guān)的輸出電壓和Tune電壓等參數(shù)即可一鍵完成所有參數(shù)的測試。

AnaPico的另外一項創(chuàng)新是根據(jù)TUNE電壓測量相位噪聲水平（右下角的模式圖-圖3）。橫軸是 TUNE 電壓的繪制值，縱軸是所選偏移處的相位噪聲電平，紅線為10kHz，藍線為100kHz，綠線為1MHz。用戶可以設(shè)置每個頻率和電壓 TUNE 標記來跟蹤控制點的VCO 參數(shù)。從圖3中可以看出，隨著TUNE電壓的變化，10kHz偏移處的相位噪聲電平偏差可能為3~4dB。
因此，APPH系列相位噪聲分析儀的用戶不僅可以測量VCO參數(shù)、測量合成器輸出的相位噪聲，還可以通過按一下按鈕來評估TUNE電壓對相位噪聲參數(shù)的影響。
三、 結(jié)論：
AnaPico的APPH系列相位噪聲分析儀不僅可以用于連續(xù)波信號和脈沖模式的相位噪聲測量、幅度噪聲測量、加性（附加或殘余）相位噪聲測量以及時間穩(wěn)定性的艾倫偏差測量等，還為用戶提供了一種用于VCO綜合參數(shù)的創(chuàng)新測量方案，該方案可以測量VCO的參數(shù)、相位噪聲水平并測量相位噪聲對控制電壓的依賴性。
關(guān)于AnaPico的VCO測試方案，您只需要在購買APPH系列相位噪聲分析儀時加上Opt VCO這個選件選項即可。當然你也可以在未來需要的時候進行再添加該功能選項，此時只需要您的APPH設(shè)備連接互聯(lián)網(wǎng)即可完成該功能的添加和升級！