高频电子电路-振荡器的频率稳定度

这一小节邓老师的网课里没讲的很细,但是学校老师上课时提问了同学,似乎是个小重点

(但这个ppt实在是......太没有层次了)


频率稳定度的计量

频率准确度

频率准确度又称为频率精度

  • 绝对频率准确度 :表示振荡频率 偏离标称频率 的程度
  • 相对频率准确度 :为了合理评价不同标称频率振荡器的频率偏差

频率稳定度

在一定观测时间内,由于各种因素变化,引起振荡频率相对于标称频率变化的程度

  • 长期频率稳定度:观测时间为一天以上的稳定度,一般高精度的频率基准、时间基准均采用长期频率稳定度来计量频率源的特性
  • 短期频率稳定度:观测时间在一天以内(小时级)的稳定度,大多数电子设备均采用短稳来衡量
  • 瞬时频率稳定度:用于衡量秒或毫秒时间内频率的随机变化

相位噪声

理想振荡器的频谱应为一根单一的谱线,但实际振荡器的频谱在载频两侧存在连续的噪声边带,这就是相位噪声。

产生的影响:

  • 降低通信系统的信噪比。

  • 对邻道信号产生干扰。

  • 增大数字通信的误码率

计量 :通常用单边带(SSB)相位噪声来衡量,单位为 dBc/Hz。它表示在偏离载频一定量(如 Δf)处,单位带宽(1Hz)内的噪声功率相对于载波功率的分贝值。通信系统通常要求偏离载频10kHz处为 -80 至 -110 dBc/Hz。

导致振荡频率不稳定的原因

  • :振荡器的振荡频率
  • :回路自然振荡频率
  • :环路附加相移

影响回路自然谐振频率

  • 外因:温度、湿度、压力、振动等环境因素引起电感(L)和电容(C)参数变化。

  • 内因:晶体管输入/输出阻抗变化、分布电容变化、负载阻抗变化等。

  • 关系式 :

影响谐振回路的有载品质因数(Q值)

  • 晶体管输入/输出阻抗中的有功部分。

  • 负载电阻的变化。

  • 回路元件(尤其是电抗元件)的高频损耗。

影响环路附加相移 ():

  • 晶体管β值为复数引入的相移。

  • 反馈网络的非理想性。

  • 环路内各种噪声源引起的相位抖动。

主要稳频措施(重点)

提高谐振回路的"标准性":

  • 核心:使回路的谐振频率 f₀ 在外界条件变化时保持稳定。
  • 措施:选用高Q值、高稳定性、低温度系数的电感和电容。

削弱不稳定因素的影响:

温度补偿与隔离

  • 补偿法:使用具有相反温度系数的元件进行补偿(如负温度系数电容补偿正温度系数电感)。
  • 隔离法:将核心谐振元件置于恒温槽中。

稳定晶体管工作状态

采用工作点稳定电路和良好的稳压电源,以减少晶体管参数变化。

减小负载的影响

在振荡器输出端接入射极跟随器等缓冲级,或采用弱耦合(如小的接入系数)方式连接负载。

改进电路拓扑

采用克拉泼(Clapp)振荡器 和西勒(Seiler)振荡器等改进型三点式电路,可以减弱晶体管极间电容对谐振回路的影响,从而提高频率稳定度。

采用高Q值谐振系统

最有效的措施是使用石英晶体谐振器代替普通的LC回路,利用其极高的Q值(10⁴ ~ 10⁶)来获得极高的频率稳定度。


啊啊啊啊好想吃瓜,一点都不想学习,但是作业好多啊

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