vco設計介紹

藍牙收發(fā)器

◆藍牙發(fā)射器 藍牙無線信號采用高斯頻移鍵控(GFSK)方式調制，發(fā)射數據(Tx)通過高斯濾波器濾波后，

用濾波器的輸出對VCO頻率進行調制。根據串行輸入數據流邏輯電平，VCO頻率會從其中心頻率向正負兩端

偏離，偏移量決定了發(fā)射器的調制指數，調制的信號經放大后由天線發(fā)射出去。

藍牙無線信號在半雙工模式下工作，用一個RF多路復用開關(位于天線前)將天線連接到發(fā)射或接收模式。

與設備接收部分相似，從另一個藍牙設備發(fā)射來的GFSK信號也是由天線接收的。在這期間

，開關與低噪聲放大器(LNA)相連，對接收到的信號(Rx)進行放大。下一級混頻器將接收信號下變換到IF

頻率(一般為幾MHz)，進行該步驟時用于發(fā)射的PLL/VCO部分作為接收器下變頻本機振蕩器使用，將IF信號

解調并恢復出數據。

壓控振蕩器與普通本振相比，在諧振回路中多出了電控器件，比如變容二極管;一般壓控振蕩器多以克拉潑振蕩器形式存在，以保證電路工作點和Q值的穩(wěn)定性。

藍牙無線通信的一個獨特之處就是它使用了擴頻技術，該技術原來是為軍事應用開發(fā)的，因為軍事應用中無線數據傳送必須安全可靠。傳統(tǒng)意義上的窄帶應用要消耗更多功率，在一個頻率上停留的時間很長，因此頻譜很容易被檢測到;而將發(fā)射器功率分配(擴展)到更大的帶寬上之后，此時信號看起來更像隨機噪聲，這相當于犧牲帶寬效率來換取可靠性和安全性。由于功率密度較低，這些系統(tǒng)對其它信號接收器干擾小，而且即便存在信號丟失頻段，數據也可以在其它頻率恢復，從而增強了對干擾和噪聲的抵抗能力。兩種最主要的擴頻形式是跳頻(FHSS)和直接序列(DSSS)，用原始數據對載波進行調制并使用與每個鏈路端點跳頻代碼一致的頻率范圍發(fā)射時(圖2)使用FHSS系統(tǒng)。采用這種方式后，由于某個頻率干擾而丟失的數據可以通過另一個頻率發(fā)射，F(xiàn)HSS中的擴展代碼生成器直接用GFSK調制技術對載波頻率進行調制。

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)學等領域扮演重要的角色，具有廣泛的用途。在無線電技術發(fā)展的初期，它就在發(fā)射機中用來產生高頻載波電壓，在超外差接收機中用作本機振蕩器，成為發(fā)射和接收設備的基本部件。隨著電子技術的迅速發(fā)展，振蕩器的用途也越來越廣泛，例如在無線電測量儀器中，它產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)療設備中，它產生大功率的高頻電能對負載加熱;某些電氣設備用振蕩器做成的無觸點開關進行控制;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)是其關鍵部件，特別是在鎖相環(huán)電路、時鐘恢復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領域，VCO幾乎與電流源和運放具有同等重要地位。

對振蕩器的研究未曾停止過。從早期的真空管時代到后期的晶體管時代，無論是理論上還是電路結構和性能上，無論是體積上還是制作成本上無疑都取得了飛躍性的進展，但在很長的一段時期內都是處在用分離元件組裝而成的階段，其性能較差，成本相對較高，體積較大和難以大批量生產。隨著通信領域的不斷向前推進，終端產品越來越要求輕、薄、短、小，越來越要求低成本、高性能、大批量生產，這對于先前的分離元件組合模式將不再勝任，并提出新的要求和挑戰(zhàn)。集成電路各項技術的發(fā)展迎合了這些要求，特別是主流CMOS工藝提供以上要求的解決方案，單片集成振蕩器的研制取得了極大的進步。

然而，由于工藝條件的限制，RF電路的設計多采用GaAs, Bipolar, BiCMOS工藝實現(xiàn)，難以和主流的標準CMOS工藝集成。因此，優(yōu)性能的標準的CMOS VCO設計成為RF電路設計的熱門課題。

VCO根據他產生的波形分為 :1) 諧波振蕩器(harmonic oscillators); 2) 張弛振蕩器(relaxationoscillators.)

VCO根據他的結構分為:1)LC壓控振蕩器;2) RC壓控振蕩器;3)晶體壓控振蕩器

VCO的性能指標主要包括:1)頻率受控范圍;2)線性度;3)壓控靈敏度;4)調制帶寬;5)噪音;6)工作電壓。

頻率調諧范圍，輸出功率，(長期及短期)頻率穩(wěn)定度，相位噪聲，頻譜純度，電調速度，推頻系數，頻率牽引等。

頻率調諧范圍是VCO的主要指標之一，與諧振器及電路的拓撲結構有關。通常，調諧范圍越大，諧振器的Q

值越小，諧振器的Q值與振蕩器的相位噪聲有關，Q值越小，相位噪聲性能越差。

振蕩器的頻率穩(wěn)定度包括長期穩(wěn)定度和短期穩(wěn)定度，它們各自又分別包括幅度穩(wěn)定度和相位穩(wěn)定度。長期相位穩(wěn)定度和短期幅度穩(wěn)定度在振蕩器中通常不考慮;長期幅度穩(wěn)定度主要受環(huán)境溫度影響，短期相位穩(wěn)定度主要指相位噪聲。在各種高性能、寬動態(tài)范圍的頻率變換中，相位噪聲是一個主要限制因素。在數字通信系統(tǒng)中，載波信號的相位噪聲還要影響載波跟蹤精度。

其它的指標中，振蕩器的頻譜純度表示了輸出中對諧波和雜波的抑制能力;推頻系數表示了由于電源電壓變化而引起的振蕩頻率的變化;頻率牽引則表示了負載的變化對振蕩頻率的影響;電調速度表示了振蕩頻率隨調諧電壓變化快慢的能力。

在壓控振蕩器的各項指標中，頻率調諧范圍和輸出功率是衡量振蕩器的初級指標，其余各項指標依據具體應用背景不向而有所側重。例如，在作為頻率合成器的一部分時，對VCO的要求，可概括為一下幾方面:應滿足較高的相位噪聲要求;要有極快的調諧速度，頻溫特性和頻漂性能要好;功率平坦度好;電磁兼容性好。

國內外許多廠家都已生產出針對不同應用的VCO。表1-1分別是具有代表性的國內十三所和Agilent

公司生產的部分壓控振蕩器產品的部分指標:

表1-1

型號 頻率范圍(GHz) 調頻電壓(V) 工作電壓/電流(V/mA) 輸出功率(dBm) 相噪(dBc/Hz)

HE487 3.0~3.7 0~15 12/30 +12 1.5

-90@10KHz

HE488 3.7~4.2 0~15 12/30 +10 1.5

-87@10KHz

VTO-8200 2.0~3.0 2~24 15/50 +10 1.5

-95@50KHz

VTO-8240 2.4~3.7 2~30 15/50 +10 1.5

-95@50KHz

VTO-8360 3.6~4.3 8~24 15/50 +10 1.5

-100@50KHz

上述產品中，封裝形式均為TO-8封裝。對于封裝內的電路中一般使用的是晶體管管芯和變容二極管管芯，這樣可減少管腳分布電感、電容的影響，減少對分布參數的考慮。但是，制作此類封裝需專門設備，制作工藝復雜，進入門檻高，產品價格較高。頻率較高時，這些參數對電路性能的影響非常顯著。需要在設計時仔細考慮，選擇合適的電路形式，盡量降低電路對器件參數的敏感度。

另外，自前還用一種稱為YIG(釔鐵右榴石)的鐵氧體器件作為諧振器的壓控振蕩器，諧振頻率用外磁場調諧，調諧帶寬可以很寬，因為YIG諧振器可以有很高的Q值，YIG振蕩器的相位噪聲性能很好。但由于成本較高，且較難設計，所需電流大，調諧速度較變容二極管調諧的VCO慢。本設計只分析設計了采用變容二極管調諧的壓控振蕩器。

CO cable - a Conversion Option cable that, when attached to the appliance and a target device,

provides additional functionality such as virtual media sessions

CO 線纜 是用來連接應用或者目標設備和轉換選件的連接線，并且能提供虛擬媒體會話等附加功能。

virtual media - a USB media device that can be attached to the appliance and made available to

any target device that is connected to the appliance

虛擬媒體 一種 USB 媒體設備，它可連接到裝置并供連接到本裝置的所有目標設備

The appliance supports virtual media when connected to a VCO cable. You can use virtual media

support to connect USB media devices to the appliance and make those devices available to any

connected GCM2 or GCM4 appliance. Use virtual media to move data between a target device and

USB media devices that are connected to the appliance. You can install, upgrade, or recover the

operating system; update the BIOS code; or start the target device from a USB drive through the

virtual media capabilities of the appliance.

Virtual media can be connected directly to the appliance using one of four USB ports on the

appliance. In addition, virtual media can be connected to any remote workstation that is running

IBM Virtual Console Software (VCS) and is connected to the appliance using an Ethernet

connection. To open a virtual media session with a target device, the target device must first be

connected to the appliance using a VCO cable.

本裝置連接 VCO 纜線后可支持虛擬媒體?？衫锰摂M媒體支持功能將 USB 媒體設備連接到本裝置，并使與本裝置相連的任何 GCM2 或 GCM4 裝置均可以使用這些設備。利用虛擬媒體可在連接到本裝置的目標設備和 USB 媒體設備之間移動數據。通過本裝置的虛擬媒體功能，可以安裝、升級或修復操作系統(tǒng)，更新 BIOS 代碼，或者從 USB 驅動器啟動目標設備。虛擬媒體可通過本裝置上的四個 USB 端口之一直接連接到本裝置。另外，虛擬媒體可以連接到運行 IBM 虛擬控制臺軟件(VCS) 并通過以太網連接到本裝置的任意遠程工作站上。若要與目標設備進行虛擬媒體會話，目標設備必須首先通過 VCO 纜線與本裝置連接。

(VCO) 纜線

是一種復合設備，它負責處理以下四種設備的信號轉換:鍵盤、鼠標、CD 驅動器和大容量存儲設備。CD 驅動器和大容量存儲設備會顯示。

在目標設備上，無論是否已映射虛擬媒體會話。如果某媒體設備未被映射，則會顯示為未放入媒體。當虛擬媒體設備被映射到目標設備時，則會告知目標設備媒體已放入。當虛擬媒體設備被取消映射時，則會告知目標設備媒體被移除。因此， USB 虛擬設備不會從目標設備斷開連接。

VCO 纜線將鍵盤和鼠標作為復合USB 2.0設備顯示。因此，BIOS 必須支持復合 USB 2.0 人機接口設備 (HID)。如果所連接的計算機的 BIOS 不支持此類型的設備，則鍵盤和鼠標可能無法工作，除非為該計算機裝載 USB 2.0設備驅動程序。如果出現(xiàn)這種情況，計算機制造商可能會提供 BIOS 更新，為通過 USB 2.0 連接的鍵盤和鼠標提供 BIOS 支持。