袁彪，王增双，张加程

（中国电子科技集团公司第十三研究所，河北 石家庄 050051）

0 引言

压控振荡器(VCO)是频率信号产生的元件，是频率合成器的核心部件作用是将直流功率转化为射频功率，主要应用于通信系统收发机、测试仪表、工业控制系等系统。VCO 作为关键部件其性能直接影响整机性能的优劣，小型化的低相噪VCO将缩小系统体积和提高系统的频带利用率、增加数据传输系统的数据传输速率[1-2]。

本文基于GaAs HBT工艺设计了一种小型化、带宽达到倍频程的VCO。本文设计的压控振荡器产品具有全集成VCO结构的免调试、混合集成VCO结构的低相位噪声和易实现超宽带的优点，对频率源的小型化、低相噪和超宽带有重要的意义[3]。

1 电路设计

VCO电路主要由谐振电路、负阻电路和放大电路等构成。本文主要从

1.1 工艺选择

与其他芯片工艺相比，GaAs HBT具有增益高、闪烁噪声低等优点，因此本次设计将采用GaAs HBT工艺进行设计。该工艺HBT晶体管截止频率为31GHz，适用于高频电路[4]。

1.2 变容管模型

谐振回路是VCO最重要的电路部分，电路的设计关键之一在于变容二极管的选择。变容二级管容值随反偏电压的变化公式：

其中Cj0为反向偏压为0V时，变容管的容值；VT为反向偏压，即VCO的电调电压；M为变容管的变比系数，模型参数如图2所示。

1.3 电感Q值仿真

LC谐振回路，如图1所示。电感的Q值随频率上升而上升，电容Q值随频率上升而下降。在20GHz以下由于电容和变容管的品质因数（Q值）远高于电感，所以电感Q值成为影响VCO相位噪声的关键因素