發(fā)布時間：2021-08-26 12:46

　　本文順應(yīng)晶體振蕩器的發(fā)展趨勢,從實(shí)際需求出發(fā),以研究設(shè)計(jì)集成式低噪聲振蕩器的方法為課題,對晶體振蕩器的相位噪聲進(jìn)行了詳細(xì)的分析,找出降低相位噪聲的可行方法,對該方法進(jìn)行仿真驗(yàn)證,最后設(shè)計(jì)課題所需的集成式低噪聲振蕩器。本文的工作主要有:1)對晶體振蕩器的特性進(jìn)行研究。詳細(xì)分析了石英晶體的物理特性,研究了石英晶體諧振器的等效電路和阻抗-頻率特性,并分析對比了幾種常見切型的諧振器。從而確定本課題設(shè)計(jì)中振蕩器電路中將使用SC切晶體諧振器。對反饋型振蕩器的工作原理進(jìn)行了深入的探討,得到振蕩器工作的幅度和相位穩(wěn)定條件,并研究幾種常見的晶體振蕩器電路,著重對比分析了巴特勒振蕩電路、皮爾斯振蕩電路和柯爾匹茲振蕩電路,確定本課題設(shè)計(jì)中將以皮爾斯電路為振蕩器的電路型式。隨后從相位噪聲的概念出發(fā),引入Leeson模型對相位噪聲進(jìn)行了分析,得到了相位噪聲的常用表達(dá)式,得出提高有載品質(zhì)因數(shù)Q_L可降低相位噪聲的結(jié)論。2)給出集成式低噪聲振蕩器的電路設(shè)計(jì)和仿真。結(jié)合晶體振蕩器的設(shè)計(jì)原則,按照課題目標(biāo)需求,設(shè)計(jì)了本課題的集成式低噪聲振蕩器的電路,并從諧振器的品質(zhì)因數(shù)定義出發(fā),對振蕩器電路的有載品... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

石英晶體的形狀圖

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文22000V、和均為常數(shù)。因此，理想振蕩器的輸出信號在時域內(nèi)的表現(xiàn)為標(biāo)準(zhǔn)的正弦波。但事實(shí)上，在實(shí)際的電路中，由于振蕩器存在著相位噪聲，其輸出信號會受到影響，使得輸出信號出現(xiàn)抖動，如圖2-10所示。在時域上，信號的抖動需要經(jīng)過一段時間才有可能被觀察出來。因此，相位噪聲在時域上是很難觀測的。圖2-10振蕩器的輸出信號頻域中，在0處的一個單一脈沖就是理想振蕩器輸出信號的頻譜。但在實(shí)際中，由于振蕩器存在相位噪聲，振蕩器輸出信號的頻譜在信號中心頻率0的兩邊存在噪聲邊帶。如圖2-11所示，為振蕩器輸出信號的頻譜。（a）理想中振蕩器的輸出頻譜（b）實(shí)際中振蕩器的輸出頻譜圖2-11振蕩器的輸出頻譜由圖2-11，我們可以看出，實(shí)際中振蕩器輸出信號的頻譜存在的噪聲邊帶是對稱分布的，其中心為信號的中心頻率0。因此，為了方便研究，我們可以將研究對象縮小到一個邊帶上。振蕩器輸出信號的單邊帶噪聲（SSB）就是我們所研究的邊帶，可以用mLf來表示。mLf的定義為在偏離載波頻率mf的1Hz帶寬內(nèi)，單邊帶的功率SSBP和載波總功率SP之間的比值[13]，其表達(dá)式為：1HzSSBmSPLfP單邊帶功率密度載波總功率(2-59)由于單邊帶相位噪聲比較方便簡單，可以通過頻譜分析儀直接測量。因此，振蕩器的相位噪聲通常用單邊帶相位噪聲來表示。頻譜0頻譜0

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文38告和錯誤的信息，即通過仿真，自動彈出數(shù)據(jù)顯示窗口，在該窗口，我們可以添加需要的曲線進(jìn)行顯示，觀察分析仿真的結(jié)果。在數(shù)據(jù)顯示窗口，選擇插入矩形圖，選定Vout，點(diǎn)擊add添加，在彈出的選項(xiàng)卡中選擇“Timedomainsignal”選項(xiàng)，確定后，即會在矩形圖中顯示輸出信號的波形圖，如圖3-8所示。圖3-810MHz振蕩器的輸出信號的波形圖在數(shù)據(jù)顯示窗口中，插入矩形圖，添加pnmx，點(diǎn)擊plotoptions選項(xiàng)卡，把矩形圖的橫坐標(biāo)X設(shè)置為log形式，就可以的到晶體振蕩器電路中輸出端的相位噪聲的仿真圖。仿真所得的10MHz的振蕩器在偏離載波100Hz的相位噪聲如表3-5所示。10MHz振蕩器輸出信號的相位噪聲仿真曲線圖如圖3-9所示。從表3-5和圖3-9，我們可以看出，對于10MHz集成式低噪聲振蕩器而言，當(dāng)1C的取值在1C10pF到1C100pF之間時，隨著1C取值的增加，振蕩器的相位噪聲在逐漸的降低，且在1C較小時，增大1C的值，對于降低振蕩器的相位噪聲的效果越顯著。但是，當(dāng)我們繼續(xù)增大1C的值，對于降低振蕩器的相位噪聲的作用逐漸降低。特別地，當(dāng)1C200pF時，振蕩器的相位噪聲相比1C100pF時反而增加了。即當(dāng)1C的值增大到一定程度時，不但不能降低相位噪聲，反而會使得相位噪聲提高。

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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碩士論文
[1]80MHz低相位噪聲晶體振蕩器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 陳萍萍.電子科技大學(xué) 2015
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[3]振蕩器相位噪聲的分析和建模[D]. 王遠(yuǎn).安徽大學(xué) 2011
[4]基于軟件仿真的低相噪晶體振蕩器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 付瑋.電子科技大學(xué) 2009



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