覆蓋多個(gè)頻段的振蕩器的設(shè)計(jì)

多模無線電的基本原理是，只使用一個(gè)發(fā)送/接收信號處理鏈同時(shí)處理兩個(gè)或更多個(gè)不同頻率的信號。圖4顯示了一個(gè)雙頻段、2.4GHz/5GHz WLAN收發(fā)器系統(tǒng)的頻率規(guī)劃。它利用頻率合成器中帶二分頻器的單個(gè)8GHz VCO產(chǎn)生4GHz信號，接著使用四分頻器獲得1GHz信號。這些同步（I）和正交（Q）信號在正交單邊帶（SSB）混頻器中混頻產(chǎn)生5GHz信號，然后再經(jīng)過進(jìn)一步分頻得到2.4GHz信號。


圖4：這種頻率規(guī)劃將從單個(gè)8GHz VCO產(chǎn)生多個(gè)WLAN信號。

這種方法需要多個(gè)緩沖器、分頻器和濾波器電路，才能產(chǎn)生雙頻段WLAN無線電設(shè)備所需的信號。也可以從更低頻率的信號著手通過增加倍頻器來產(chǎn)生多個(gè)信號。但在使用正交頻率轉(zhuǎn)換器的情況下，倍頻很少用于最后一級頻率轉(zhuǎn)換，因?yàn)樵诟叩念l率處理差分輸出有很大的難度。

傳統(tǒng)的單路輸出振蕩器產(chǎn)生的是周期性波形，這種波形實(shí)質(zhì)上是一個(gè)基頻加上其諧波信號分量。基于更高階諧振器的可調(diào)諧振蕩器可以提供多種振蕩模式，并能單獨(dú)或同時(shí)產(chǎn)生多個(gè)獨(dú)立的頻率。

單輸出可調(diào)諧振蕩器是設(shè)計(jì)多頻段振蕩器的一個(gè)良好開端。單頻可調(diào)諧寬帶振蕩器利用經(jīng)過變?nèi)荻O管調(diào)諧的二階諧振器網(wǎng)絡(luò)來產(chǎn)生特定頻率的信號。它會(huì)采用一個(gè)有源器件（如雙極晶體管）與并聯(lián)或串聯(lián)的電感電容（LC）諧振調(diào)諧電路相端接。并聯(lián)LC諧振器網(wǎng)絡(luò)具有一個(gè)較大的并聯(lián)電阻（或反諧振），而串聯(lián)LC諧振器網(wǎng)絡(luò)提供較小的串聯(lián)電阻（或諧振）。這種設(shè)計(jì)的性能將不可避免地受到晶體管能力、其封裝的電氣特性以及在寬頻范圍內(nèi)調(diào)諧振蕩器所需的電容大范圍變化的限制。

多模多頻振蕩器要求的不只是一個(gè)簡單的并聯(lián)LC網(wǎng)絡(luò)和一個(gè)有源器件?？梢援a(chǎn)生兩個(gè)并發(fā)頻率的振蕩器電路，必須能夠在兩個(gè)截然不同的頻率點(diǎn)同時(shí)提供負(fù)的電阻值，更高階的諧振器就是用于這個(gè)目的。諧振器的階數(shù)取決于期望的不同頻率信號/頻段數(shù)量。雖然一個(gè)簡單的二階諧振器網(wǎng)絡(luò)只產(chǎn)生一個(gè)頻率，但一個(gè)四階諧振器網(wǎng)絡(luò)可以產(chǎn)生兩個(gè)并發(fā)的頻率。

設(shè)計(jì)這種振蕩器的技巧，是需要了解支持多個(gè)獨(dú)立頻段所需的負(fù)電阻值，這方面的信息可以通過執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)分析找到。這類分析可以形成圖1所示的多模多頻振蕩器設(shè)計(jì)。專利待批的多頻振蕩器采用基于超材料的四階諧振器（圖5）。


圖5：多頻振蕩器采用了基于超材料的更高階諧振器。

帶高階(2)諧振器的振蕩器，可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)穩(wěn)定的振蕩模式，并產(chǎn)生多個(gè)諧振頻率。借助合適的非線性有源電路拓?fù)浜捅匾闹C振器元件值，更高階振蕩器可以提供多于一個(gè)的諧振頻率。例如，具有四階諧振器的可調(diào)諧振蕩器，可以單獨(dú)或同時(shí)產(chǎn)生兩個(gè)截然不同的頻率ω1和ω2(圖6)。這種振蕩器可以通過在振蕩器晶體管(比如雙極晶體管)基極綜合兩個(gè)不同值電感組裝而成，從而創(chuàng)造同時(shí)持續(xù)振蕩所需的條件。

圖6：帶四階諧振器的振蕩器可以產(chǎn)生多個(gè)同時(shí)輸出信號。