1）集成VCO锁相环基本原理
图9-1 集成VCO锁相环原理框图
集成VCO锁相环是一种将鉴相器、环路滤波器和压控振荡器（VCO）集成在一起的常用的高集成度有源微波集成电路。其原理框图如图9-1所示，VCO在控制电压的驱动下产生微波信号，并分为两路，其中一路作为输出信号，另一路经小数分频后与来自参考振荡器的参考信号进行鉴相，差拍信号经低通滤波器后产生的鉴相电压反馈至VCO，从而形成一个负反馈自动控制电路，最终实现VCO输出频率的锁定。
2）集成VCO锁相环技术指标
（1）输出频率范围
输出频率范围是指集成VCO锁相环输出频率最小值至输出频率最大值之间的范围。
输出功率是指在集成VCO锁相环输出频率范围内输出信号的功率。
（3）相位噪声
相位噪声是衡量集成锁相VCO短期频率稳定度的参量。短期频率稳定度的频表征法是用单边带（SSB）相位噪声，指偏离载频一定频偏Δ处，单位频带内噪声功率PSSB相对于平均载波功率Pc的相对值（分贝数），即：
相位噪声单位为dBc/Hz，可以用频谱分析仪或信号源分析仪来进行测试。
（4）谐波抑制
谐波抑制是指集成锁相VCO输出谐波信号的功率与输出基波信号功率的差值，单位为dBc。
3）集成VCO锁相环用途
由于具有结构紧凑、占用物理空间小的特点，集成VCO锁相环特别适合于小型化仪器设备和信号系统，通常用于产生其中的时钟信号、频率参考信号以及本振信号。根据应用目的的不同，集成VCO锁相环可以做成频率可调和频率固定两种形式。频率可调集成VCO锁相环可以实现频率在一定范围内可调，而频率固定集成VCO锁相环只输出一个固定的频率。
4）实验配置
射频微波实验箱配置了两个集成VCO锁相环，一个是输出频率范围为1 790 MHz～2 830 MHz的频率可调集成VCO锁相环，另一个是输出频率为1 440 MHz/360 MHz两种固定频率的集成VCO锁相环。
1 790 MHz～2 830 MHz的频率可调集成VCO锁相环原理框图如图9-2所示，1 790 MHz～2 830 MHz VCO施加一个控制电压Vc，通过内部调节预置VCO的振荡频率。经÷p.n小数分频后的VCO输出信号与来自X25的10 MHz参考信号都进鉴相器，经鉴相、低通滤波后产生误差电压，送至VCO后形成一个负反馈自动控制环路，从而使VCO输出信号频率锁定。频率可调集成VCO锁相环输出频率围为1 790 MHz～2 830 MHz，可设置最小频率步进为100 kHz，作为射频微波实验中信号接收链路的第一本振，经由X21输出。图9-3为第一本振电路图。表9-1为可调频率集成本振锁相环实验记录。
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图9-2 1 790 MHz～2 830 MHz的频率可调集成VCO锁相环
图9-3 第一本振电路图
表9-1 可调频率集成本振锁相环实验记录表
1 440 MHz/360 MHz的固定频率集成VCO锁相环原理框图如图9-4所示，在控制电压Vc作用下，VCO产生频率为1 440 MHz左右的信号，经÷144分频后的VCO输出信号与来自X25的10 MHz参考信号进入鉴相器，经鉴相、低通滤波后产生误差电压，并送至1 440 MHz VCO后形成一个负反馈自动控制环路，最终使VCO输出频率稳定在1 440 MHz。1 440 MHz信号再经功分器分成两路，一路作为射频微波实验箱中信号接收链路的第二本振，经由X24输出；另一路经÷4分频器分频后得到360 MHz固定频率的信号，作为射频微波实验箱中信号接收链路的第三本振，经由X31输出。图9-5为第二、三本振PCB板图。
图9-4 1 440 MHz/360 MHz的固定频率集成VCO锁相环原理框图
图9-5 第二、三本振PCB板图
5）集成VCO锁相环基本原理
射频微波实验箱所配置的VCO及锁相环（PLL）输出频率范围为200 MHz～500 MHz，其原理框图如图9-6所示。通过频率预置电压的调节预置VCO频率，VCO产生的信号分为两路，一路作为VCO的输出信号，另一路送至分频器，经分频比为1～32的分频器分频后得到10 MHz鉴相信号，并送至鉴相器，与来自频率参考模块的10 MHz参考信号进行鉴相，鉴相后的鉴相电压送至VCO形成了一个闭环负反馈自动控制系统，最终将VCO输出频率锁定在10 MHz输入参考频率上。图9-7为200 MHz～500 MHz VCO及锁相环电路图。鉴相器及锁相环以及200～500 MHz VCO及锁相环实验记录见表9-2、9-3。
图9-6 集成VCO锁相环原理框图
图9-7 200 MHz～500 MHz VCO及锁相环电路实物图
表9-2 鉴相器及锁相环实验记录表
表9-3 200 MHz～500 MHz VCO及锁相环实验记录表
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