基于ADS的微波压控振荡器设计(2)
在大多数电子系统中，频率产生源是它们不能缺少的组成部分，而其中的关键部件就是VCO。而VCO作为可调信号源，在很多现代通信系统中，是用来实现锁相环和其他频率合成源电路的快速频率调谐的。而为了能更好的适应和满足微波无线系统的发展和需求，VCO正不断向高输出化、宽带化、小型化、高频化和特性多样化等方向发展。比如采用先进的安装技术和超小型元器件，实现VCO封装的微型化和表面安装化。除此之外，通过对晶体管的改进和振荡电路的进一步开发，也可以改善小型化带来的谐振器Q值降低和低功耗引起的特性劣化等不利方面。而第四代移动电话和工作在微波更高频段的电子通信系统则需要VCO进一步提高工作频率，以便实现VCO的高频化。研究工作频率更高的微波VCO是当前非常重要和热门的科研话题，世界各国在此方面都投入了大量的人力物力，无论是科学研究还是实际应用都非常活跃。目前，VCO已被广泛应用于手机，数字通信系统等方面。
对于一个振荡器而言，其模块主要由三部分组成：晶体管或电真空器件，谐振回路（决定振荡器的工作频率）和能量反馈模块（从放大器角度看）。而微波振荡器根据器件或者调谐方式可以分为许多种不同的振荡器。如根据器件来分可以分为双极晶体管振荡器和场效应管振荡器等。振荡器的主要指标设计包括振荡器的稳定度，主要是频率稳定度，以及调频噪声和相位噪声。为了满足主要指标，首先要做的就是对管子的选取，设计前必须根据自己的指标确定管子的参数，并决定选取哪种晶体管。另外，考虑到直流偏置点可以影响到波振荡的稳定性，以及其对相位噪声和电路功耗的影响，因此，应当正确设计直流偏置电路，并选择最佳直流工作点。
在确定电路参数和具体设计之后，便可以利用ADS系统进行设计。和传统的设计方法相比，利用ADS系统进行设计要更加方便，具体设计过程也可以简化为定模，分析和优化，大大减少了工作量。
ADS系统作为一款强大的电路系统CAD软件，在通信系统的设计，仿真，模拟和优化中具有广泛的应用。利用ADS系统，可以根据不同的设计方案要求对振荡器电路进行模拟仿真，并结合振荡器的原理和其他分析方法，寻找出最优振荡器设计方法和设计所需电路。
2．振荡器综述
2.1 振荡器的定义
振荡器是一种能量转换装置，其主要功能是将直流电能转换为具有一定频率的交流电能，由振荡器构成的电路即为振荡电路.
简单来讲，振荡器可以理解为一个频率源，一般用在锁相环中。详细来说，振荡器就是一个不需要外信号激励、依靠本身就可以实现直流和交流转换的装置。在分类上，一般分为正反馈和负阻型两种。所谓“振荡”，即可理解为交流，振荡器则包括一个从不振荡到振荡的过程。可以实现在直流电能和交流电能之间的能量转换，这样的装置就可以被称为“振荡器”。
振荡器的工作原理：LC回路是振荡器中的主要回路，由电感器和电容器构成，通过磁场能和电场能的互相转换产生自由振荡。而要文持这种自由振荡，还需要正反馈放大电路。LC振荡器可以分为三点式振荡器，变压器耦合式，还有用集成运放组成的LC振荡器。
在振荡器中，由于器件参数不可能完全一致，在通电瞬间，两个三极管的状态便会发生变化，在正反馈电路的作用下，这种变化越来越强烈，最终到达一个暂稳态。在暂稳态期间，另一个三极管在电容逐步充电后会到达导通或者截止状态，导致三极管状态发生翻转，到达另一个暂稳态。这样周而复始，便会形成振荡。