一种频带间隔均匀的宽带压控振荡器制造技术

本发明专利技术公开一种频带间隔均匀的宽带压控振荡器，由电感电容谐振电路和开关电容阵列电路组成。开关电容阵列电路包括两段线性逼近开关电容阵列和数字逻辑控制电路。采用两段线性逼近电容阵列替代传统的二进制权重电容阵列，根据控制码的变化利用数字逻辑控制电路调整两段线性逼近开关电容阵列接入谐振回路的开关电容的大小，使得各相邻频带的调谐曲线间隔趋于均匀，即可以减小各个频带调谐曲线间隔的差异性，提高均匀性，通过降低频带间隔值即降低调谐增益以实现改善频率合成器相位噪声的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种频带间隔均匀的宽带压控振荡器
本专利技术涉及集成电路
，具体涉及一种频带间隔均匀的宽带压控振荡器。
技术介绍
在射频通信系统中，频率合成器的相位噪声性能直接影响通信中的误码率和载波频率跟踪精度，影响接收机的选择性与灵敏度。在频率合成器中，除了压控振荡器的相位噪声直接影响频率合成器的相位噪声之外，压控振荡器的调谐增益也直接关系到频率合成器的环路带宽，而环路带宽直接影响频率合成器的相位噪声。随着射频通信技术的发展，对接收机的选择性与灵敏度等性能要求越来越高，这无疑对压控振荡器的设计提出了更高的挑战。在以往传统的开关电容结构的压控振荡器电路中，往往把设计的重点放在如何优化压控振荡器的相位噪声性能上，而忽略了如何优化压控振荡器的开关电容阵列结构对调谐增益的影响。传统的二进制开关电容阵列结构的压控振荡器中，随着开关电容阵列数控位的数值的改变，其频带间隔也随之改变，且高频带的频带间隔与低频带的频带间隔差异很大，从而导致各个频带的调谐增益差异很大。而多频带压控振荡器频带间隔的最大值制约了压控振荡器的电压调谐增益。因此如何降低频带间隔值即降低调谐增益，从而改善频率合成器的相位噪声是一个值得探讨的问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是现有压控振荡器的各个频带的调谐增益差异大，从而使得压控振荡器的调谐增益高的问题，提供一种频带间隔均匀的宽带压控振荡器。为解决上述问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种频带间隔均匀的宽带压控振荡器，包括压控振荡器，所述压控振荡器由电感电容谐振电路和开关电容阵列电路组成。上述开关电容阵列电路包括两段线性逼近开关电容阵列和数字逻辑控制电路。两段线性逼近开关电容阵列由7对开关电容电路并联形成阵列；每对开关电容电路均由1个开关和2个固定电容串联而成；开关串接在2个固定电容之间；其中一个固定电容的另一端连接压控振荡器的振荡输出端VN，另一个固定电容的另一端连接压控振荡器的振荡输出端VP。数字逻辑控制电路由3个或门OR1-OR3、3个与门AND1-AND3和一根导线组成；或门OR1的2个输入端分别连接外部输入信号K0和K3，或门OR1的输出端连接两段线性逼近开关电容阵列的其中一对开关电容电路的开关b0；或门OR2的2个输入端分别连接外部输入信号K1和K3，或门OR1的输出端连接两段线性逼近开关电容阵列的其中一对开关电容电路的开关b1；或门OR3的2个输入端分别连接外部输入信号K2和K3，或门OR1的输出端连接两段线性逼近开关电容阵列的其中一对开关电容电路的开关b2；与门AND1的2个输入端分别连接外部输入信号K0和K3，与门AND1的输出端连接两段线性逼近开关电容阵列的其中一对开关电容电路的开关b3；与门AND2的2个输入端分别连接外部输入信号K1和K3，与门AND1的输出端连接两段线性逼近开关电容阵列的其中一对开关电容电路的开关b4；与门AND3的2个输入端分别连接外部输入信号K2和K3，与门AND1的输出端连接两段线性逼近开关电容阵列的其中一对开关电容电路的开关b5；导线的一端连接外部输入信号K3，另一端连接两段线性逼近开关电容阵列的其中一对开关电容电路的开关b6。上述电感电容谐振电路包括NMOS晶体管M3和M4、PMOS晶体管M1和M2、电感L、固定电容Cb1和Cb2、以及可变电容CVAR1和CVAR2；PMOS晶体管M1的源极和PMOS晶体管的M2的源极同时连接电源VDD；NMOS晶体管M3的源极与NMOS晶体管M4的源极同时连接地GND；PMOS晶体管M1的漏极、NMOS晶体管M3的漏极、PMOS晶体管M2的栅极和NMOS晶体管M4的栅极与压控振荡器的振荡输出端VP相连；PMOS晶体管M2的漏极、NMOS晶体管M4的漏极、PMOS晶体管M1的栅极和NMOS晶体管M3的栅极与压控振荡器的振荡输出端VN相连；电感L连接在压控振荡器的振荡输出端VP和VN之间；固定电容Cb1和Cb2串联后，其一端连接压控振荡器的振荡输出端VP，另一端连接压控振荡器的振荡输出端VN；可变电容CVAR1和CVAR2方向反接，其中间接入控制电压VTUNE；可变电容CVAR1和CVAR2串联后，其一端连接压控振荡器的振荡输出端VP，另一端连接压控振荡器的振荡输出端VN。上述方案中，固定电容Cb1和Cb2为等值的固定电容。上述方案中，可变电容CVAR1和CVAR2为等值的可变电容。与现有技术相比，本专利技术采用两段线性逼近电容阵列替代传统的二进制权重电容阵列，根据控制码的变化利用数字逻辑控制电路调整两段线性逼近开关电容阵列接入谐振回路的开关电容的大小，使得各相邻频带的调谐曲线间隔趋于均匀，即可以减小各个频带调谐曲线间隔的差异性，提高均匀性，通过降低频带间隔值即降低调谐增益以实现改善频率合成器相位噪声的目的。附图说明图1为一种频带间隔均匀的宽带压控振荡器的结构原理图。图2为两段线性逼近开关电容阵列。图3为数字逻辑控制电路。图4为不同电容阵列容值随控制码K的变化曲线。图5为不同电容阵列方式的相邻频带间隔均匀性比较。具体实施方式根据文献《DesignMethodologyforRFCMOSPhaseLockedLoops》(C.Quemada等著，ArtechHouse,Inc.2009年出版)可知，频率合成器相位噪声与压控振荡器调谐增益KVCO的关系，如式(1)，因此降低压控振荡器的调谐增益KVCO可以降低频率合成器相位噪声L{ω}，根据电感电容谐振公式，在实现宽带压控振荡器时，一般采用数字信号控制电容阵列，从而改变谐振回路中的电容值，以实现一系列不同的频带，从而拓宽频率范围，因此公式可以进一步表示为(2)，同时，相邻频带fk和fk-1之间的频率间隔fres与压控振荡器调谐增益KVCO的关系可以表示为式(3)所示。而且为了频率调谐的连续性，必须要求高频段的任一频带fk的最低频率必须小于其紧邻的低频段的频带fk-1的最大频率。在最大调谐电压VTUNE，max不变情况下，频带间隔fres的最大值决定了KVCO的最小值。fres＝fk-fk-1≤KVCO·VTUNE，max(3)由上所述，通过降低相邻频带fk和fk-1之间的频率间隔fres的方式可以降低调谐增益KVCO，从而降低频率合成器的相位噪声。同时由式(2)，可以看出电容Ck和频率fk是非线性关系，为了实现频带间隔的均匀性，需要设置电容随控制码K值成近似指数变化的电容阵列，而传统的二进制权重法实现的电容阵列的开关电容阵列位数与控制位数相同，电容值CK随控制码K成线性关系，从而获得的不同频带间隔值相差很大。为此，本专利技术设计了一种频带间隔均匀的宽带压控振荡器，其主要由电感电容谐振电路和开关电容阵列电路组成。通过两段线性逼近法实现的电容阵列以减小各个频带间隔值的差异性，从而提高频带间隔的均匀性。上述电感电容谐振电路包括电感L、固定电容Cb1和Cb2、可变电容CVAR1和CVAR2、NMOS晶体管M3和M4、以及PMOS晶体管M1和M2。参见图1。一对PMOS晶体管M1和M2与一对NMOS晶体管M3和M4组成交叉耦合对管，作为提供能量的负阻抗电路，补充振荡损耗。PMOS晶体管M1的源极和PMOS晶体管的M2的源极同时连接电源VDD。PMOS晶体管M1的漏极与压控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种频带间隔均匀的宽带压控振荡器，包括压控振荡器，其特征在于：所述压控振荡器由电感电容谐振电路和开关电容阵列电路组成；上述开关电容阵列电路包括两段线性逼近开关电容阵列和数字逻辑控制电路；两段线性逼近开关电容阵列由7对开关电容电路并联形成阵列；每对开关电容电路均由1个开关和2个固定电容串联而成；开关串接在2个固定电容之间；其中一个固定电容的另一端连接压控振荡器的振荡输出端VN，另一个固定电容的另一端连接压控振荡器的振荡输出端VP；数字逻辑控制电路由3个或门OR1‑OR3、3个与门AND1‑AND3和一根导线组成；或门OR1的2个输入端分别连接外部输入信号K

【技术特征摘要】
1.一种频带间隔均匀的宽带压控振荡器，包括压控振荡器，其特征在于：所述压控振荡器由电感电容谐振电路和开关电容阵列电路组成；上述开关电容阵列电路包括两段线性逼近开关电容阵列和数字逻辑控制电路；两段线性逼近开关电容阵列由7对开关电容电路并联形成阵列；每对开关电容电路均由1个开关和2个固定电容串联而成；开关串接在2个固定电容之间；其中一个固定电容的另一端连接压控振荡器的振荡输出端VN，另一个固定电容的另一端连接压控振荡器的振荡输出端VP；数字逻辑控制电路由3个或门OR1-OR3、3个与门AND1-AND3和一根导线组成；或门OR1的2个输入端分别连接外部输入信号K0和K3，或门OR1的输出端连接两段线性逼近开关电容阵列的其中一对开关电容电路的开关b0；或门OR2的2个输入端分别连接外部输入信号K1和K3，或门OR1的输出端连接两段线性逼近开关电容阵列的其中一对开关电容电路的开关b1；或门OR3的2个输入端分别连接外部输入信号K2和K3，或门OR1的输出端连接两段线性逼近开关电容阵列的其中一对开关电容电路的开关b2；与门AND1的2个输入端分别连接外部输入信号K0和K3，与门AND1的输出端连接两段线性逼近开关电容阵列的其中一对开关电容电路的开关b3；与门AND2的2个输入端分别连接外部输入信号K1和K3，与门AND1的输出端连接两段线性逼近开关电容阵列的其中一对开关电容电路的开关b4；与门AND3的2个输入端分别连接外部输入信号K2和K3，与门AND1的输出端连接两段线性逼近开关电容阵列的其中一对开...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐卫林，朱潮勇，于越，韦雪明，韦保林，段吉海，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：广西,45