Wenzel恒定电抗压控振荡器技术介绍
　　Wenzel Associates,Inc创立于1978年,是自来美国的知名电子元器件制造商,旗下的产品有石英晶体振荡器,射频模块,频率源,集成微波组件,HI-REL/MIL和空间等.其中以频率组件为主,Wenzel晶振品牌生产的振荡器产品大多数都是非常规的,但比一般的晶体振荡器性能更高,与航空航天,空间站,飞机,轮船等产业长期合作.Wenzel公司研发的恒定电抗压控振荡器非常特殊,而且极其高端,以下是相关的技术介绍.
　　这是一种非常宽范围的压控振荡器,该振荡器在整个复频范围内都具有良好的频率和幅度稳定性,而无需复杂的频带切换.应用包括宽拉锁相环路,该环路包含一个连续调谐的VCO,宽带扫频发生器在频率范围的高端具有良好的稳定性,网络分析仪振荡器在整个频率范围内具有非常平坦的输出电平.
　　辐射宽范围TVCO仅改变振荡罐中的电容.由于工作频率与电容的平方根成反比,因此该变容二极管和电感的电抗随频率增加.因此,这些VCO已被限制为大约3:1的衰减比,并且在频率范围的末端,负载的Q和所得的电路稳定性会降低.
　　一些设计并入了复杂的开关电路,以随着压控晶体振荡器频率的增加选择更合适的电感器.这样的电路不能从一端到另一端连续调谐.变容二极管与可饱和铁芯电感器的组合也已被用于获得优于3到1的调谐范围,但是,发现这些电路具有无可救药的不稳定,有噪声且表现出明显的滞后现象.由于铁心磁化.
　　可以实现VCO设计中的一种新方法,即恒定电抗VCO(CRVCO),它显示了仅变容二极管调谐VCO的稳定性,同时提供了变容二极管/可饱和堆电抗器VCO的宽连续调谐范围(7.5至1).通过在跟踪调谐变容二极管的反馈系统中积极保持电感的电抗恒定,可以在整个频率范围内保持高Q值和异常恒定的输出功率.
　　饱和铁心电抗器由放置在普通电磁场中的铁氧体环形电感器组成.随着磁通量的增加,4C4磁芯的磁导率会损失,而Q值不会显着变化.此CRVCO采用改良的Wabash磁簧继电器(PIN:208-31-1),并用软铁棒代替开关,将饱和磁场导向VCO.线圈,在Ferroxcube磁芯上使用7匝30号规格的导线(零件号:135T050-4C4).这种组合需要小于100mA的电流才能使电感完全饱和.
　　之所以选择MC1648作为VCO,是因为它包含一个自动增益控制,可以精确设置储能器两端的电压,从而可以通过测量其电流来确定电感的电抗.通过将线圈的接地端连接到接地基极级的集电极上的合成地面来计量该电流.与发射极电流成正比的电压出现在集电极上,被放大并被检测到.低阻抗集电极电阻器和MMIC放大器提供非常平坦的宽带响应.
　　一旦检测到,电感器电流将产生一个直流电压,该直流电压在施加到TL431分流调节器的参考引脚之前,先由一个50千欧的电位器缩放.在这种独特的应用中,TL431将电流调制到其阴极,以将基准引脚保持在2.5伏直流电.
　　随着向变容二极管施加的电压增加,VCO贴片晶振的频率开始上升,这使得电感器电流开始下降.由于电感器电流的下降表现为检测器RF电压的成比例下降,因此TL431的参考引脚上的电压将试图增大,从而导致阴极吸收更多的电流.通过电磁铁的更多电流会增加可饱和铁心电抗器的饱和度,从而降低其电感,使电流恢复到预设水平,从而满足反馈环路.
　　补偿网络由620欧姆电阻与0.001CIF电容器串联组成,可确保TL431的频率响应慢于电磁铁的频率响应,以实现良好的环路稳定性.性能数据CRVCO具有1伏至24伏的调谐电压,可从20MHz调谐到150MHz-令人难以置信的7.5到1的调谐比!输出平坦度几乎令人印象深刻,端到端几乎检测不到-+0.04dBm.

图1.20MHz至150MHzCRVCO.

图2.CRVCO的照片.

　　接地基极级和MMIC级的综合性能在可饱和堆芯电抗器的电抗调节能力方面起着至关重要的作用.该跨阻放大器在400MHz时很有用.这种CRVCO的实现方式不仅限于高调谐应用.小比例设计仍可从其固有的稳定性中受益.跟踪可饱和堆反应器的其他应用包括具有固定谐振频率的高Q跟踪滤波器或储罐,它们会改变组件的电抗.该技术的有识之士的应用应会带来一些很有前途的电路解决方案.
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