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입력전압을 조절하여 출력주파수 자체를 바꿀 수 있는 발진기회로이다. 즉 FET DC 바이어스를 조정 혹은 별도의 control voltage를 만들어서 그 전압을 조절함으로써 출력 주파수를 변화시킨다. 채널을 가지는 무선통신에서는 경우에 따라 발진기가 여러 주파수를 만들어내야 하는 경우가 많기 때문에, 단순한 Oscillator보다는 조절이 가능한 VCO를 사용하는 경우가 많다. 또는 VCO로 구성하고 feedback을 잘 걸어서 출력 주파수를 한 곳에 안정화시키기도 한다. 실제로 이동통신에서의 주파수원으로는 VCO보다 더욱 정교하게 주파수조절이 가능한 PLL방식을 주로 사용한다. 여기서 VCO는 PLL의 핵심 요소로서 동작하게 된다.
발진기는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 에너지 변환 회로로, 오늘날 대부분의 초고주파용 발진기들은 GaAs FET나 BJT 능동 소자를 사용하여 구현되고 있다. 이들은 발진기 내에서 발진 조건인 부성 저항을 제공하는 역할을 한다. 부성 저항을 갖는 부분은 공진기와 결합되며, 트랜지스터의 부하 저항에 연결되어있고, 외부적인 궤환 회로와 연결되어 있다. 이렇게 구성된 발진기는 발진조건을 만나게 되면 공진기의 공진 주파수에서 발진이 일어나며, 부하 저항에 교류 전력이 전달되게 된다. 발진기의 변환 효율은 직류 전력과 부하에 전달되는 교류 전력의 비로 표현된다. 발진기의 발진 주파수는 공진기의 공진 주파수에 종속되며 이를 외부에서 인위적으로 변화시키게되면, 발진기의 발진 주파수는 공진기의 공진 주파수를 따라 변하게 된다 이것이 바로 전압제어발진기의 원리이다. 사용되는 공진기로는 LC 공진기, 유전체 공진기, Yittrium Iron Garnet(YIG :Y2Fe2(FeO3)3) 등 여러 가지 종류가 있는데, DR의 경우 가격이 저렴하고 높은 Q 값을 갖지만, 집적화가 용이하지 않고, YIG의 경우 옥타브 이상의 넓은 조정 범위를 가지지만, 실온에서 제어가 어렵고, 제조 공정 상의 어려움으로 인해 가격이 매우 비싸다. LC 공진기는 일반적으로 저렴하면서 구현이 용이하고 소형이므로 그다지 넓은 밴드를 필요로 하지 않는 곳에 많이 사용된다. LC 공진기는 인덕터와 커패시터로 구성되는데, 주로 가변 커패시터를 사용하여 공진 주파수를 변경하며, 공진기의 가변 대역에 의하여 발진기의 Bandwidth가 결정된다. 가변 커패시터는 주로 버랙터 다이오드를 사용하는데, 직류 역 바이어스를 증가시키면 다이오드의 공간 전하영역의 길이가 증가하게 되고 이에 기인한 커패시턴스의 변화가 유도되는 소자이다.
VCO는 Voltage Controlled Oscillator의 약자로 전압제어 발진기를 의미하며, 이동 통신기기중 휴대용 전화기의 송신주파수와 수신국부발진 주파수를 Synthesizer의 인가전압에 의해 안정되게 발진시키는 가변주파수 발진회로 모듈이다. 이동 통신용 기기에 사용하기 위해 저소비전류 및 저전압동작과 함께 소형화, 경량화가 강하게 요구되고 있다. VCO는 주파수 Synthesizer 회로의 중요한 부품의 하나이다. 예를 들어 이동전화는 Local oscillator로서 주파수 Synthesizer를 사용한다. 이것은 사용의 편의를 위해 할당된 전화채널에 자동적으로 주파수를 전환하는 회로이다. 현재 Phase Noise를 낮추는 양질의 고주파를 얻기위해 Q가 높은 유전체 공진기나 스트립라인 공진기를 이용한 MCM 하이브리드 IC가 있으며, 이러한 형태의 개발은 거의 완성 단계로서 그 형태의 소형화 및 고기능화를 실현하는 단계이다. 또한 구미, 일본 등에서는 보다 우수한 제품의 양산, 균일화, 단순화, 저가격화 및 소형화를 통한 생산성 향상을 얻기 위해 Hybrid IC 기술을 적극 개발 중에 있다. 일반 휴대전화기의 국부발진기(Local Oscillator)로서 주파수 합성기(Frequency Synthesizer)를 구성한다. 이것은 통화를 간단하게 하기 위해 할당된 전화채널의 Controller에 의해 주파수를 전환하는 회로이다. VCO는 이동통신기기의 핵심부품이므로 다음과 같은 조건을 만족시켜야만한다. 1.전압 변동에 주파수가 안정할 것 2.신호순도가 좋아야 한다. 3.안정된 발진을 할 것 4.저전압 동작을 할 것 5.소형일 것 6.고 신뢰성일 것 7.이동 통신기기는 통상 Cost/Performance(가격 대 성능비)면에서 우수해야 한다.
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