无线通信系统电压控制振荡器技术方案

本发明专利技术提供了一种无线通信系统中的压控振荡器(VCO)，包括：LC振荡电路，用于以振荡器频率产生振荡器输出信号；包括第一和第二交叉耦合半导体器件的振荡器核心，所述振荡器核心连接到所述振荡回路并被配置为向所述振荡回路提供反馈以帮助保持所述振荡器输出稳定；连接到振荡器核的电源节点，用于将VCO连接到电压源；连接到振荡器核的尾节点，用于将VCO连接到电流源；以及连接到电源节点和尾节点的噪声旁路电路，并联LC谐振电路和振荡器核心。

【技术实现步骤摘要】
无线通信系统电压控制振荡器
技术介绍
VCO(压控振荡器)是输出具有响应于输入控制电压而变化的频率的AC信号的振荡器电路。VCO是用于广泛应用的基本组件，包括用于数据传输和恢复过程的雷达和通信系统(例如无线应用)。举例来说，VCO用于PLL(锁相环)电路、DLL(延迟锁定环)电路和注入锁定振荡器。VCO进一步用于频率转换，数据调制，时钟分配和时钟/数据恢复等应用。
技术介绍
在VCO的操作中，常常将不期望的随机相位分量(被称为相位噪声)引入到振荡器输出中。这种随时间变化的相位噪声可能是由于振荡器组件中存在的热噪声，无源组件中的损耗以及其他因素造成的。振荡器相位噪声是包括许多无线通信应用、雷达、传感器、图像、数据转换器等许多振荡器应用中的关键性能指标。
技术实现思路
鉴于上述问题提出了本专利技术，并且本专利技术的目的是减少功率传输和信号传输之间的相互影响并且同时实现稳定的功率传输和信号传输。为解决上述问题，本专利技术提供了一种无线通信系统中的压控振荡器(VCO)，包括：LC振荡电路，用于以振荡器频率产生振荡器输出信号；包括第一和第二交叉耦合半导体器件的振荡器核心，所述振荡器核心连接到所述振荡回路并被配置为向所述振荡回路提供反馈以帮助保持所述振荡器输出稳定；连接到振荡器核的电源节点，用于将VCO连接到电压源；连接到振荡器核的尾节点，用于将VCO连接到电流源；以及连接到电源节点和尾节点的噪声旁路电路，并联LC谐振电路和振荡器核心。在一个示例中，压控振荡器还包括频率控制器，其被配置为将可变信号施加到噪声旁路电路以调节噪声旁路电路谐振的频率。在一个示例中，频率控制包括可变电压源以将可变电压施加到旁路电路以调整噪声旁路电路谐振的频率。在一个示例中，频率控制包括可变数字信号源，以将可变数字签名应用于旁路电路，以调整噪声旁路电路谐振的频率。在一个示例中，电压控制振荡器还包括处于约为振荡器频率的两倍的频率的低阻抗路径，以至少部分地免除来自外部噪声的振荡器核心并降低来自交叉耦合半导体装置的噪声贡献。在一个示例中，噪声旁路电路包括串联谐振，该串联谐振被调谐成以大约振荡器频率的两倍谐振。在一个示例中，噪声旁路电路包括串联布置的电容器和电感器。在一个示例中，噪声旁路电路包括串联布置的电容器和传输线。在一个示例中，VCO进一步包括频率控制，以将可变信号施加到旁路电路以调整噪声旁路电路谐振的频率。附图说明结合附图参考以下更详细的描述和权利要求，本专利技术的优点和特征将变得更好理解，其中相同的元件用相同的符号表示，并且其中：图1是示意性地示出根据本专利技术的一个实施例的VCO架构的框图；图2是示意性地示出根据本专利技术另一实施例的VCO架构的框图；图3是示意性地示出根据本专利技术又一实施例的VCO架构的框图。具体实施方式根据其优选实施例来呈现执行本专利技术的最佳模式。然而，本专利技术不限于所描述的实施例，并且本领域技术人员将认识到，在不偏离本专利技术的基本概念的情况下，本专利技术的许多其他实施例是可能的，并且任何这种变通也将落入本专利技术的范围。可以想象，本专利技术的其他类型和构造可以容易地结合到本专利技术的教导中，并且为了清楚和公开的目的而不是为了范围的限制，仅示出和描述一个特定的构造。本文中的术语“一个”不表示数量的限制，而是表示存在一个或多个所提及的项目。图1示出了根据本专利技术实施例的包含降噪技术202的VCO200。图1的体系结构。图1包括与储能器102并联连接的电容器204和交叉耦合的晶体管112,114。该设计还包括一个连接在电感L106和Vdd之间的RF扼流圈T1。利用图1的设计，如图1所示，尾部噪声和电源噪声旁路了容器102和VCO的交叉耦合晶体管112,114。在本专利技术的一个实施例中，电容器204的电容相对较大，并且作为示例，C204可以具有10nF的电容。作为示例：37GHz振荡器的模拟相位噪声：-126.6dBc/Hz来自尾源热噪声的贡献；25MHz偏移处的0.48×10-13V2/Hz来自尾声源的82％的较低噪声。图1的设计在图1中示出。在图1中，来自T1206的噪声也旁路通过储能器102和交叉耦合的晶体管112,114。在仿真中1还降低了交叉耦合晶体管对的噪声。图2示出了本专利技术的一个替代实施例220，其中电感器222与电容器224串联。电感器222和电容器224被调谐为以两倍于振荡器频率(2fosc)共振，形成该频率下的低阻抗路径。由于朝向这个噪声旁路电路(由电感222和224形成)看到的阻抗低于朝向VCO核心看到的阻抗，因此流入VCO的2f.sub.osc处的尾电流源的噪声显着降低。在本专利技术的实施例中，如图2所示，与图2的设计相比，图1使用较小的组件。例如，在图1的体系结构中，如图2所示，可以使用100pH的t线和250fF的电容器224。作为例子：37GHz振荡器的模拟相位噪声：-126.6dBc/Hz(与图1的C204一样好)。在仿真中，图2还降低了交叉耦合晶体管对的噪声；并且在某些情况下，图2中的2f.sub短路比图2的电路略好。图3描绘了本专利技术的第三实施例240。在这种设计中，使用传输线T2242代替电感器。线路T2和电容器244被调谐为以振荡器的两倍频率(2fosc)共振。t线242可以比图2的电感器222更易于在物理设计中实施。t线与油箱电感没有强耦合。在本专利技术的实施例中，噪声旁路电路的频率可以改变。对于可以使用控制电压来改变振荡频率的压控振荡器，另一个控制电压可以适当地改变旁路电路的频率。例如，可以使用可变电容器(变容二极管)或可变传输线/电感器或两者来改变旁路电路的谐振频率。调谐旁路电路的谐振频率也可用于在VCO在特定频率下振荡时在来自gm单元的噪声和来自尾部偏置电路的噪声之间进行折衷。这种折衷可以用作手动或基于数字的振荡器校准的相位噪声优化。为了解决上述问题，本专利技术提供了一种无线通信系统中的压控振荡器(VCO)，包括：LC振荡电路，被配置为以振荡器频率产生振荡器输出信号；包括第一和第二交叉耦合半导体器件的振荡器核心，所述振荡器核心连接到所述振荡回路并被配置为向所述振荡回路提供反馈以帮助保持所述振荡器输出稳定；连接到振荡器核的电源节点，用于将VCO连接到电压源；连接到振荡器核的尾节点，用于将VCO连接到电流源；以及连接到电源节点和尾节点的噪声旁路电路，并联LC谐振电路和振荡器核心。在一个示例中，压控振荡器还包括频率控制器，其被配置为将可变信号施加到噪声旁路电路以调整噪声旁路电路谐振的频率。在一个示例中，频率控制包括可变电压源，以将可变电压施加到旁路电路以调节噪声旁路电路谐振的频率。在一个示例中，频率控制包括可变数字信号源，以将可变数字签名应用于旁路电路，以调整噪声旁路电路谐振的频率。在一个示例中，电压控制振荡器还包括处于约为振荡器频率两倍的频率的低阻抗路径，以至少部分地免除来自外部噪声的振荡器核心并降低来自交叉耦合半导体装置的噪声贡献。在一个示例中，噪声旁路电路包括被调谐为以约两倍于振荡器频率谐振的串联谐振。在一个示例中，噪声旁路电路包括串联布置的电容器和电感器。在一个示例中，噪声旁路电路包括串联布置的电容器和传输线。在一个示例中，VCO进一步包括频率控制以将可变信号施加到旁路电路以调节噪声旁路电路谐振的频率。设计过程采用并结合了诸如HDL编译器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无线通信系统中的压控振荡器(VCO)，包括：LC振荡电路，被配置为以振荡器频率产生振荡器输出信号；包括第一和第二交叉耦合半导体器件的振荡器核心，所述振荡器核心连接到所述振荡回路并被配置为向所述振荡回路提供反馈以帮助保持所述振荡器输出稳定；连接到振荡器核的电源节点，用于将VCO连接到电压源；连接到振荡器核的尾节点，用于将VCO连接到电流源；连接到电源节点和尾节点的噪声旁路电路，与LC谐振电路和振荡器核心并联。

【技术特征摘要】
1.一种无线通信系统中的压控振荡器(VCO)，包括：LC振荡电路，被配置为以振荡器频率产生振荡器输出信号；包括第一和第二交叉耦合半导体器件的振荡器核心，所述振荡器核心连接到所述振荡回路并被配置为向所述振荡回路提供反馈以帮助保持所述振荡器输出稳定；连接到振荡器核的电源节点，用于将VCO连接到电压源；连接到振荡器核的尾节点，用于将VCO连接到电流源；连接到电源节点和尾节点的噪声旁路电路，与LC谐振电路和振荡器核心并联。2.根据权利要求1所述的压控振荡器，还包括：频率控制器，被配置为将可变信号施加到噪声旁路电路以调节噪声旁路电路谐振的频率。3.根据权利要求2所述的压控振荡器，其中，所述频率控制包括可变电压源，以将可变电压施加到所述旁路电路，以调节所述噪声旁路电路谐振的频率。4.根据权利要求2所...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜江，宋婷，
申请(专利权)人：成都凯力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51