L波段宽带低相噪VCO的设计与制作

2．2 低相噪设计
压控振荡器的相位噪声可近似地由式(4)给出

VCO的相位噪声主要由谐振回路的Q值，压控灵敏度K0，振荡管的噪声系数等参数决定。对于并联谐振的压控振荡器，得到其等效电路如图3所示。谐振器的品质因数(Q值)为

由式(5)可知，谐振器Q值由电容电感串联电阻决定。目前的集成电路工艺实现不了高Q值的电感，谐振器的Q值主要受电感的Q值影响。
此外适当地增大电感值也可以提高Q值，但是这只在一定的范围内成立。选取合适的电感与变容管至关重要。以f=1 GHz来粗略计算电感电容值，得L=2．5 nH。考虑到塑封器件的寄生效应以及通孔电感的存在，常规的薄膜表贴电感或是绕线电感已不适合应用了，考虑采取一段短的到地微带线来实现谐振器电感L2，此法可以获得较小的电感值且Q值较高。合理选择此电感大小对相噪有重要意义，电感L3为塑封器件引线电感实现。
振荡管选择噪声系数低、1／f噪声低的硅双极三极管，变容管尽量选取串联电阻较小的突变结管。合理地选择器件，可进一步降低VCO的相位噪声。

3 CAD仿真优化设计
采用微波射频仿真工具作为仿真设计工具，合理选取电路工作点和各个元件初始参数，利用软件自带的元器件库，可以比较准确地搭建起仿真原理图。对电路进行谐波平衡法仿真，可以方便地得到上电路的振荡频率、相噪、谐波等指标，电路起振曲线如图4所示。