本发明专利技术属于频带调制‑超宽带发射机以及压控振荡器技术领域，提供一种用于FM‑UWB发射机的带自动幅度控制的LC振荡器，包括压控振荡器核心电路模块、偏置电压产生电路模块和自动幅度控制电路模块，压控振荡器核心电路模块采用互补交叉耦合LC压控振荡器，自动幅度控制电路模块由高频全波整流器、RC滤波电路和电压控制电流源组成，高频全波整流器的输入端与互补交叉耦合LC压控振荡器的输出端相连接、输出端与RC滤波电路连接，RC滤波电路的输出端与所述电压控制电流源相连接，电压控制电流源的输出端与所述互补交叉耦合LC压控振荡器中尾电流管的栅极相连。本发明专利技术能够实现低相位噪声宽调谐范围的压控振荡器的自动输出幅度控制。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于频带调制-超宽带(FM-UWB)发射机以及压控振荡器
，特别是一种带自动幅度控制的低噪声超宽带压控振荡器。
技术介绍
UWB(UltraWideband)是一种无载波通信技术，利用纳秒至微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据。美国联邦通信委员会将UWB定义为：带宽大于500MHz或者频谱带宽大于中心频率的20％。通过在较宽的频谱上传送极低功率的信号，UWB能在10米左右的范围内实现数百Mbit/s至数Gbit/s的数据传输速率。与常规的窄带系统或者宽带码分多址(CDMA)系统相比，UWB具有抗干扰性能强、传输速率高、带宽极宽、消耗电能小、发送功率小等诸多优势，主要应用于室内通信、高速无线LAN、家庭网络、无绳电话、安全检测、位置测定、雷达等领域。与常规的使用连续正弦波信号的无线通信系统不同，频带调制-超宽带(FM-UWB)包括具有1纳秒(ns)左右的窄宽度的脉冲的发射机。因此，频带调制-超宽带(FM-UWB)系统可以使用更宽的频带(几百MHz到几GHz)的传输数据。频带调制-超宽带(FM-UWB)发射机由具有低调制系数的数字FSK系统和具有高调制系数的模拟FM系统组成，其结构由图1所示，其中的射频振荡器决定了发射机的带宽，频谱，相位噪声等性能，是频带调制-超宽带(FM-UWB)设计中的关键模块。常见射频振荡器的结构如图2所示，它是一个典型的三阶的环形滤波器；其工作原理如下：3个反向器的输出端和输入端首尾相接，构成环状。即反向器A的输出连接反向器B的输入，反向器B的输出连接反向器C的输入，反向器C的输出连接反向器A的输入，在其中任何一个位置都可以引出输出信号；假定某一时刻T0，反向器A的输入端变为高电平，则反向器A的输出端(反向器B的输入端)在经历反向器延迟时间ΔT后变为低电平，2×ΔT后反向器B的输出端(反向器C的输入端)变为高电平，3×ΔT后反向器C的输出端(反向器A的输入端)由高电平变为低电平；依次类推，在经过6×ΔT的时间后，反向器A的输入端又变回高电平；于是可以得到：振荡周期(f)＝单个反向器延迟时间×反向器数×2。这种振荡器的特点是简单，起振容易，如果不加延迟网络则不需要外接阻容元件，便于集成化，但是它的功耗大，相位噪声性能差，无法满足现代产品越来越高的需求。因此，出现了LC振荡器，由于在超宽带的应用中，电感和变容管的损耗会导致无源谐振网络的Q值在整个调谐范围内有很大的变化，从而导致振幅会发生很大的变化；为了实现输出幅度的稳定，需要采用幅度控制技术使振荡器的振荡幅度在整个调谐范围内保持稳定，从而可以得到更为平坦的频谱，因此幅度稳定技术往往都是高性能振荡器需要采用的技术。在频带调制-超宽带(FM-UWB)发射机中，射频振荡器的输出必须是连续的超宽频带信号，而采用电容阵列的振荡器的输出虽然可以覆盖很宽的频带范围，但是在一种控制电压下得到的频带很窄，无法满足超宽带的需求；因此应用于频带调制-超宽带(FM-UWB)发射机的射频振荡器不能采用电容阵列的方式实现宽调谐范围。对于压控振荡器来说，输出频率是一个控制输入的函数，这个控制输入通常是电压；一个理想的压控振荡器，其输出频率是其输入电压的线性函数：ωOUT＝ω0+KVCOVCONT；在控制电压一定的情况下，Kvco的值越大，振荡器调谐范围越大，但是Kvco的值越大，振荡器的相位噪声就会越差；因此在应用于FM-UWB发射机的振荡器的低噪声设计显得尤为重要。目前国内外已有一些相关的技术用于实现振荡幅度自动控制，常见通过模数转换器和数模转换器来跟踪振荡输出信号幅度大小并生成对应模拟量控制振荡器偏流来调节输出幅度；该方法虽然有效，但是结构复杂，设计困难，功耗较大。综上，鉴于现有技术所存在的问题，本专利技术提供一种用于频带调制-超宽带(FM-UWB)发射机中的带自动幅度控制的LC振荡器。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的缺陷，提供一种用于频带调制-超宽带(FM-UWB)发射机中的带自动幅度控制的LC振荡器，实现低相位噪声宽调谐范围的压控振荡器的自动输出幅度控制。本专利技术采用的技术方案为：一种用于FM-UWB发射机的带自动幅度控制的LC振荡器，包括压控振荡器核心电路模块、偏置电压产生电路模块和自动幅度控制电路模块，所述偏置电压产生电路模块为压控振荡器核心电路模块提供偏置电压；其特征在于，所述压控振荡器核心电路模块采用互补交叉耦合LC压控振荡器，所述自动幅度控制电路模块由高频全波整流器、RC滤波电路和电压控制电流源组成，其中，高频全波整流器的输入端与互补交叉耦合LC压控振荡器的输出端相连接，高频全波整流器的输出端与RC滤波电路连接，RC滤波电路的输出端与所述电压控制电流源相连接，电压控制电流源的输出端与所述互补交叉耦合LC压控振荡器中尾电流管(M5)的栅极相连。进一步的，所述高频全波整流器由NMOS对管(M6，M7)、两个容值相同的隔直电容(C4，C5)、两个阻值相同的偏置电阻(R3，R4)、第一电阻(R1)和第二电阻(R2)组成，其中，NMOS对管的尺寸比为1：1、采用差分对形式连接，隔直电容(C4，C5)和偏置电阻(R3，R4)分别与NMOS对管的栅极相连，第一电阻(R1)与NMOS对管(M6，M7)的源级相连，第二电阻(R2)与NMOS对管(M6，M7)的漏极相连。进一步的，所述RC滤波电路由一个电阻(R5)和一个电容(C6)组成，其中，电阻(R5)的两端分别接在高频全波整流器的输出端和电压控制电流源的输入端，电容(C6)的两端分别接在电压控制电流源的输入端和地；所述电压控制电流源由第一NMOS管(M8)和第二NMOS管(M9)组成，其中，第一NMOS管(M8)的长比值、宽比值均大于第二NMOS管(M9)，第一NMOS管(M8)的栅极与RC滤波电路中电阻(R5)相连、源级与第二NMOS管(M9)的漏极相连、漏极与电源相连，第二NMOS管(M9)的源极与地相连、漏极与其栅极相连、然后其栅极与所述互补交叉耦合LC压控振荡器中尾电流管M5的栅极相连，形成反馈环路。进一步的，所述压控振荡器核心电路模块还包括滤波电路和尾管滤波电路，其中，滤波电路与互补交叉耦合LC压控振荡器中PMOS管源极相连、另一端接电源，尾管滤波电路与互补交叉耦合LC压控振荡器中NMOS管源极相连、另一端接地；所述滤波电路由一个电感和一个电容组成，所述尾管滤波电路由一个电容组成。进一步的，所述用于FM-UWB发射机的带自动幅度控制的LC振荡器还包括输出缓冲电路模块，用于增强输出信号幅度。需要另外说明的是：所述互补交叉耦合LC压控振荡器实现振幅的最大化，包括了一对NMOS管(M1,M2)、一对PMOS管(M3,M4)、一对可变电阻(Cvar)、尾电流管(M5)以及隔直电阻(C0)与电感(L1)组成的并联谐振腔。本专利技术中互补交叉耦合LC压控振荡器与自动幅度控制电路相连，自动幅度控制电路中，电压控制电流源中M8和M9在电路未开始工作时关断，当电路开始振荡时，随着振荡幅度的增加，M8和M9打开，电阻R4的电压和M7的栅压增加，然后M7的栅源电压降低，使M6和M7的电流下降，从而使流过互补交叉耦合LC压控振荡器中尾电流管M5的电流降低，使整个谐振腔的电流降低，从而调节整个LC振本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于FM‑UWB发射机的带自动幅度控制的LC振荡器，包括压控振荡器核心电路模块、偏置电压产生电路模块和自动幅度控制电路模块，所述偏置电压产生电路模块为压控振荡器核心电路模块提供偏置电压；其特征在于，所述压控振荡器核心电路模块采用互补交叉耦合LC压控振荡器，所述自动幅度控制电路模块由高频全波整流器、RC滤波电路和电压控制电流源组成，其中，高频全波整流器的输入端与互补交叉耦合LC压控振荡器的输出端相连接，高频全波整流器的输出端与RC滤波电路连接，RC滤波电路的输出端与所述电压控制电流源相连接，电压控制电流源的输出端与所述互补交叉耦合LC压控振荡器中尾电流管(M5)的栅极相连。
【技术特征摘要】
1.一种用于FM-UWB发射机的带自动幅度控制的LC振荡器，包括压控振荡器核心电路模块、偏置电压产生电路模块和自动幅度控制电路模块，所述偏置电压产生电路模块为压控振荡器核心电路模块提供偏置电压；其特征在于，所述压控振荡器核心电路模块采用互补交叉耦合LC压控振荡器，所述自动幅度控制电路模块由高频全波整流器、RC滤波电路和电压控制电流源组成，其中，高频全波整流器的输入端与互补交叉耦合LC压控振荡器的输出端相连接，高频全波整流器的输出端与RC滤波电路连接，RC滤波电路的输出端与所述电压控制电流源相连接，电压控制电流源的输出端与所述互补交叉耦合LC压控振荡器中尾电流管(M5)的栅极相连。2.按权利要求1所述用于FM-UWB发射机的带自动幅度控制的LC振荡器，其特征在于，所述高频全波整流器由NMOS对管(M6，M7)、两个容值相同的隔直电容(C4，C5)、两个阻值相同的偏置电阻(R3，R4)、第一电阻(R1)和第二电阻(R2)组成，其中，NMOS对管的尺寸比为1：1、采用差分对形式连接，隔直电容(C4，C5)和偏置电阻(R3，R4)分别与NMOS对管的栅极相连，第一电阻(R1)与NMOS对管(M6，M7)的源级相连，第二电阻(R2)与NMOS对管(M6，M7)的漏极相连。3.按权利要求1所述用于FM-UWB发射机的带自动幅度控制的LC振荡器，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘洋，雷旭，孔德钰，莫雁杰，郭睿，高宝玲，于奇，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51
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