一种抗干扰x波段压控振荡器
阅读说明：本技术 一种抗干扰x波段压控振荡器 (Anti-interference X-waveband voltage-controlled oscillator ) 是由 何婷 华熙 张敏 史广芹 王必辉 董作典 王蓉 于 2021-06-25 设计创作，主要内容包括：一种抗干扰X波段压控振荡器,利用构建的增加电路,从电路结构上的提高了X波段压控振荡器的抗干扰能力,进行压控振荡器电路改造,通过改造电路抑制了低频信号传导到变容二极管,使低频信号无法被调制到振荡器的工作频率上,不会被正反馈放大器放大；并且由于增加电路的阻抗在振荡频率为低阻,不引入额外的电路损耗,保证振荡器的功能性能不受影响；并且保证了振荡器的敏感参数相位噪声不受影响,从而从根本上提高了压控振荡器的抗干扰能力,提高整个频率源系统以及通信系统的稳定性。(An anti-interference X-band voltage-controlled oscillator utilizes a built-up circuit to improve the anti-interference capability of the X-band voltage-controlled oscillator from the circuit structure, and the circuit of the voltage-controlled oscillator is transformed, so that a low-frequency signal is inhibited from being conducted to a variable capacitance diode through the transformed circuit, the low-frequency signal cannot be modulated onto the working frequency of an oscillator, and cannot be amplified by a positive feedback amplifier; the impedance of the added circuit is low resistance at the oscillation frequency, so that extra circuit loss is not introduced, and the functional performance of the oscillator is not influenced; and the sensitive parameter phase noise of the oscillator is not influenced, so that the anti-interference capability of the voltage-controlled oscillator is fundamentally improved, and the stability of the whole frequency source system and the communication system is improved.)
技术领域
本发明涉及一种抗干扰X波段压控振荡器，属于振荡器电路设计领域。
背景技术
从反馈的角度来讲，压控振荡器可分为两部分组成，一部分为具有选频功能的谐振网络，由变容二极管及LC元件构成，另一部分为正反馈的放大器，即负阻，由三极管及LC元件构成。压控振荡器加电后，谐振网络选定特定的频率的信号选出送入正反馈放大器；该信号被正反馈，循环放大，直至放大器放大量与谐振网络的衰减量相同，信号稳定。压控振荡器从无到有产生了特定频率的信号，因此压控振荡器也可看做是对该频率信号增益很大的放大器，这就是为什么压控振荡器抗干扰能力较差的原因。
在频率源系统的抗干扰，抗电磁兼容设计中，往往是采取压控振荡器整体物理上远离干扰源，即数字处理、开关电源等部分，或整个射频部分同干扰源部分单点共地等方式，防止压控振荡器被干扰，很少有人就压控振荡器电路本身去改造，从而提高其抗干扰能力的，未查询到相关专利。现在随着产品的集成度越来越高，尽管采取了物理上相对远离、单点共地等措施，压控振荡器还是会被干扰，从而影响频率源系统以及整个通信系统的稳定性，因此改造压控振荡器电路本身去提高其抗干扰能力的工作变得紧迫和必要。
发明内容
本发明解决的技术问题是：针对目前现有技术中，传统压控振荡器难以通过远离干扰源、单点共地等方法避免干扰的问题，提出了一种抗干扰X波段压控振荡器。
本发明解决上述技术问题是通过如下技术方案予以实现的：
一种抗干扰X波段压控振荡器，包括振荡三极管U1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、扼流电感L1、扼流电感L2、扼流电感L5、滤波电容C1、滤波电容C2、电容C5、反馈电容C6、电容C7、输出耦合电容C3、耦合电容C4、变容二极管D1、电感L3、电感L4、电容C8，其中：
电阻R1一端与电源端连接，另一端与电阻R3一端、扼流电感L1一端连接，滤波电容C2设置于电阻R3与地之间，电阻R3另一端分别与电阻R2一端、扼流电感L2一端连接，滤波电容C1设置于扼流电感L2与地之间，电阻R2另一端接地；
扼流电感L2另一端与振荡三极管U1基极、反馈电容C6一端连接，振荡三极管U1集电极与扼流电感L1另一端相连，输出耦合电容C3设置于输出端与振荡三极管U1集电极间，振荡三极管U1发射极分别与反馈电容C6另一端，扼流电感L5一端相连；
反馈电容C6另一端与耦合电容C4一端相连，耦合电容C4另一端分别与电感L3一端、电感L4一端连接，电感L3另一端与变容二极管D1正极相连，变容二极管D1负极分别与外部电调端、电容C5一端相连，电容C5另一端接地；
扼流电感L5另一端分别与电容C7一端、电阻R4一端相连，电容C7另一端、电阻R4另一端均接地；
电感L4另一端与电容C8一端、电阻R5一端连接，电容C8另一端、电阻R5另一端均接地。
所述电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4为振荡三极管U1提供直流偏置，电容C7为振荡三极管U1提供交流通路并影响输出频率，耦合电容C4影响振荡三极管U1的输出频率，电感L4为变容二极管D1提供直流偏置。
所述反馈电容C6为发射极和基极间的电容，于一定条件下可由振荡三极管寄生电容代替。
所述电阻R5为变容二极管D1提供直流偏置，电容C8用于提供交流通路，并与电阻R5对低频干扰信号进行阻抗以提高抗干扰能力。
所述低频干扰信号由地端沿电阻R5、电容C8组成的增加电路进行传导。
所述电阻R5、电容C8组成的增加电路的网络阻抗Zn计算方法为：
式中ω＝2*π*f，f为工作频率。
所述电阻R5、电容C8组成的增加电路的网络阻抗Zn计算方法为:
式中，ω＝2*π*f，f为工作频率，Zn在低频杂散频率为高阻状态，Zn在振荡频率为低阻状态，无额外的电路损耗。
所述的电容C8的取值C需满足
式中，f1为低频的杂散频率，f2为高频的振荡器频率。
所述电阻R5取值不小于1kΩ，且
式中，f为工作频率，C为电容C8的容值。
所述电容C8的品质因数Q值根据C4与C6的品质因数Q值确定。
本发明与现有技术相比的优点在于：
本发明提供的一种抗干扰X波段压控振荡器，通过改造电路抑制了低频信号传导到变容二极管，使低频信号无法被调制到振荡器的工作频率上，不会被正反馈放大器放大，从而从根本上提高了压控振荡器的抗干扰能力，同时保证了振荡器的敏感参数相位噪声不受影响，提高整个频率源系统以及通信系统的稳定性，同时整体电路设计便于整个频率源系统集成化，实现了小型化设计。
附图说明
图1为发明提供的典型X波段压控振荡器电路原理图；
图2为发明提供的改造后抗干扰X波段压控振荡器电路原理图；
图3为发明提供的抗干扰改造前后对干扰信号的响应结果对比示意图；
具体实施方式
一种抗干扰X波段压控振荡器，利用构建的增加电路，从电路结构上的提高了X波段压控振荡器的抗干扰能力，进行压控振荡器电路改造，压控振荡器电路具体结构如下：
包括振荡三极管U1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、扼流电感L1、扼流电感L2、扼流电感L5、滤波电容C1、滤波电容C2、电容C5、反馈电容C6、电容C7、输出耦合电容C3、耦合电容C4、变容二极管D1、电感L3、电感L4、电容C8，其中：
电阻R1一端与电源端连接，另一端与电阻R3一端、扼流电感L1一端连接，滤波电容C2设置于电阻R3与地之间，电阻R3另一端分别与电阻R2一端、扼流电感L2一端连接，滤波电容C1设置于扼流电感L2与地之间，电阻R2另一端接地；
扼流电感L2另一端与振荡三极管U1基极、反馈电容C6一端连接，振荡三极管U1集电极与扼流电感L1另一端相连，输出耦合电容C3设置于输出端与振荡三极管U1集电极间，振荡三极管U1发射极分别与反馈电容C6另一端，扼流电感L5一端相连；
反馈电容C6另一端与耦合电容C4一端相连，耦合电容C4另一端分别与电感L3一端、电感L4一端连接，电感L3另一端与变容二极管D1正极相连，变容二极管D1负极分别与外部电调端、电容C5一端相连，电容C5另一端接地；
扼流电感L5另一端分别与电容C7一端、电阻R4一端相连，电容C7另一端、电阻R4另一端均接地；
电感L4另一端与电容C8一端、电阻R5一端连接，电容C8另一端、电阻R5另一端均接地。
在功能方面，电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4为振荡三极管U1提供直流偏置，电容C7为振荡三极管U1提供交流通路并影响输出频率，耦合电容C4影响振荡三极管U1的输出频率，电感L4为变容二极管D1提供直流偏置；
反馈电容C6为发射极和基极间的电容，于一定条件下可由振荡三极管寄生电容代替；
电阻R5为变容二极管D1提供直流偏置，电容C8用于提供交流通路，并与电阻R5对低频干扰信号进行阻抗以提高抗干扰能力；
低频干扰信号由地端沿电阻R5、电容C8组成的增加电路进行传导。
电阻R5、电容C8组成的增加电路的网络阻抗Zn为其中ω＝2*π*f，f为工作频率。Zn在低频杂散频率为高阻状态，实现对低频杂散的较大衰减，从而达到抗干扰的效果；同时Zn在振荡频率为低阻，不引入额外的电路损耗，保证振荡器的功能性能不受影响。
电容C8的取值C需满足(其中f1为低频的杂散频率，f2为高频的振荡器频率。)
电阻R5的取值应≥1kΩ，且(其中f为工作频率，C为电容C8的容值。)
电容C8参与压控振荡器的振荡，C8的品质因数Q值应和C4与C6的品质因数Q值相近，保证C8不会恶化整个振荡器的相位噪声。
下面结合具体实施例进行进一步说明：
在本实施例中，如图1所示，为典型的X波段压控振荡器原理图，U1为振荡三极管，R1、R2、R3、R4为振荡三极管提供直流偏置，电感L1、L2、L5为扼流电感、电容C1、C2为滤波电容，电容C6为发射极和基极之间的反馈电容，在高频条件下可由振荡三极管的寄生电容代替，电容C7提供交流通路，并且影响最终输出频率，电容C3为输出耦合电容，电容C4为谐振电路与振荡三极管基极之间的耦合电容，同时影响最终输出频率；变容二极管D1、电容C1、电感L3、L4为谐振电路，其中电感L4接地同时为变容二极管D1提供直流偏置。
电感、电容的阻抗是频率的函数，电感通直流，扼制高频交流，对于低频信号呈现低阻抗；电容通高频交流，隔断直流，对于低频信号呈现高阻抗。
本发明中改造后的压控振荡器电路结构如图2所示，在电感L4的接地端增加了并联的电阻R5和电容C8。这样电阻R5为变容二极管D1提供直流偏置，电容C8为振荡频率提供交流通路。同时C8对低频干扰信号呈现高阻，R5对低频信号也有一定的阻抗，抑制了从“地”端传导过来的低频干扰信号传导到谐振环路中，从而提高抗干扰能力。
基于本发明的改造电路，改造前和改造后对低频干扰信号的响应效果如图3所示。在电路中接地端增加并联的电阻R5和电容C8，抑制了从“地”端传导过来的低频干扰信号传导到谐振环路中，从而从根本上提高X频段压控振荡器抗干扰能力。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域技术人员的公知技术。
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