覆盖多个频段的振荡器的设计

振荡器是现代通信中的关键部件。它们必须提供纯净、可靠的信号用于调谐无线电信号，并且可重复调谐，但功耗又不能太高。振荡器设计师现在被要求少花钱多做事，因为有更多的功能和频段正被打包进诸如蜂窝电话和无线局域网（WLAN）设备等电子通信产品。下一代无线通信在理想情况下应具有足够的频率灵活性，以覆盖多个频段和众多通信标准。这一点可以使用多个振荡器实现，其中每个振荡器有它自己的频率调谐范围。

另外一种方法是如同Synergy Microwave公司频率源设计师发明的那样，可以搭建一个单一可重构的并发振荡器（RCO），其频率将覆盖多个压控振荡器（VCO）。Synergy公司的RCO可以支持多个无线电频段（图1）。与单独的振荡器相比，这些RCO可以提供相当于独立可调谐振荡器的性能，而尺寸和功耗将有显著减小，因而适用于多频段、多模式的无线通信系统。

图1：这种可重构并发振荡器（RCO）可以产生多个信号用于多个无线电频段。

无线通信硬件小型化方面的努力，已经催生出使用可调谐振荡器（如VCO）的紧凑型无线电设计，它们可覆盖许多不同的频段。然而，可调谐振荡器通常要在相位噪声性能和功耗之间进行折衷。试图开发具有低相位噪声的多频段VCO，经常会形成大体积大功耗的电路。有许多技术旨在为多频段无线电设计提供紧凑的频率源解决方案，包括在独立VCO之间进行切换、使用联动多频电路或在多个谐振器之间进行切换。但它们不可避免地具有体积大、功耗高或相位噪声性能差的缺点。

举例来说，开关型谐振器就经常受到与开关相关的电阻性与电容性寄生电路元件的影响。通常使用模式切换功能在谐振电路的多种振荡模式之间做出选择，而选择的依据是，使得开关的损耗和非线性不影响谐振器的稳态和相位噪声性能。但这种方法不能并发产生信号，在取得频率源尺寸、功耗和设计周期的缩小方面效果非常有限。传统的频带选择源通常采用多个谐振器、VCO或其它可调谐振荡器，但任何频段选择开关都不可避免地会降低这类多频段源的性能。

在Synergy Microwave公司的新方法中，多频段信号是并发产生的，可根据需要随时提供使用（图2）。这种新的振荡器（图1）使用更高阶的多耦合型平面谐振器（MCPR）为不同频段（和不同应用）同步产生不同的频率。它工作时不需要倍频器，也不需要在谐振器和/或振荡器之间进行切换。与其它多重信号产生方法相比，这种方法可以减少复杂性、尺寸和功耗，并能获得卓越的相位噪声性能（图3）。

图2：当需要多个并发信号时，比如2~4GHz和4~8GHz范围内的信号时，可以使用RCO源方法。


图3：多信号振荡器方法可以在不牺牲相位性能的情况下减小功耗和尺寸。

哪种通信设备可以从这种多信号源中获益呢？无线局域网（WLAN）是家庭和办公室环境中最流行的无线应用，它们一般工作在不同的频段——特别是从2.4GHz至2.5GHz的工业-科学-医疗（ISM）频段以及从5.15GHz至5.85GHz的各个频段。可同时在两个频段内工作的WLAN无线电设备可以与可切换VCO一起工作，虽然更完整集成的多模无线电设计，应该会基于一个能够同时覆盖两个频段的单一信号源（比如RCO）工作。