利用注入锁定环形振荡器产生正交本振信号的电路制造技术

本实用新型专利技术涉及一种利用注入锁定环形振荡器产生正交本振信号的电路，通过分频器接收压控振荡器输出的信号进行奇数分频，输出非交叠信号PH1P和PH4P，ILRO模块包含通过多级差分放大器级联反馈构成的环形振荡器，每一级差分放大器各自包含一对差分输入管、尾电流镜管和电阻电容负载；其中，第一级差分放大器还包含BIAS注入模块，其设置的第一高通滤波器接收信号PH1P和PH4P作为向第一级尾电流镜管输入的注入信号，经所述ILRO模块的环形振荡器生成与注入信号相应的正交本振信号。本实用新型专利技术由于采用注入锁定环形振荡器，对VCO奇数分频后的信号实现了I/Q正交，避免了现有技术对VCO的频率更高的要求，还可以加入相位补偿电路，提高相位匹配。

【技术实现步骤摘要】
利用注入锁定环形振荡器产生正交本振信号的电路
本技术涉及射频集成电路领域，尤其涉及一种利用注入锁定环形振荡器产生正交本振信号的电路。
技术介绍
随着通信技术的发展，采用正交上变频或者正交下变频来完成变频操作的收发机结构得到了越来越广泛地应用。这种收发机都需要提供正交的本地信号，这主要是由于正交变频技术可以有效避免无线接收机中的镜像抑制问题或无线发射机中的镜像带杂散问题。正交变频技术采用正交本振信号与射频（或中频）信号进行混频来实现变频操作。如何产生具有足够宽的调谐范围，同时具有低噪声性能的匹配（包括相位匹配和幅度匹配）正交本振信号，通常是这些无线收发机设计所面临的一个主要挑战。目前，有多种技术可以产生正交本振信号，常用的技术有：采用RC-CR相移网络、polyphase（无源多相）滤波器、LC耦合正交振荡器、边沿触发的二分频器等。在RC-CR相移网络中有两个支路，一个是高通网络，一个是低通网络，两者仅在一个频率（ω=1/(RC)）处，输出幅度是相等的，在其它的频率处，它们的幅度都不相同。因此这种产生正交信号的方法仅能在一个频率点上产生完全理想的正交信号（信号幅度相同、相差90°）。而且，随着温度和工艺的变化，RC积也会发生变化，导致能产生理想正交信号的频率点也会发生变化。polyphase无源多相网络产生正交信号，具有很宽的带宽，而且对元件的不匹配相对来说不敏感，在实现正交信号功能中也得到了广泛地应用。但是无源多相方案适用于小的正弦信号，当输入为方波信号时，输出的正交信号非常不对称，为了使输出在相同的水平，则需要很大的功耗，同时还需要幅度限值。LC耦合正交振荡器，此方案采用片上电感，而且数量不少，会增大元件所需的布置面积。其中，采用边沿触发的二分频器产生正交本振信号的方法可以避免本振产生电路与发射支路的频率牵引效应。这种电路是由压控振荡器产生两倍本振频率的差分信号，送给两个不同的二分频器经分频操作，就可以产生所需要的正交本振信号。因此，在很多无线收发机中得到广泛的应用。但是此方案电路对输入信号的频率要求必须保持50%的占空比，其中任何的偏差都会引起输出相位噪声。尤其在多通道的接收机中，会出现更丰富的频率，当需要的本振信号是VCO信号的奇数分频时，如果仍然需要采用二分频，则需要VCO的频率更高，带来的设计难度会更高。
技术实现思路
本技术针对VCO频率进行奇数分频后的频率实现正交本振，提出一种利用注入锁定环形振荡器产生正交本振信号的电路。为了达到上述目的，本技术的技术方案是提供一种利用注入锁定环形振荡器产生正交本振信号的电路，其包含：分频器，其接收压控振荡器输出的信号进行奇数分频，并输出有一对非交叠信号PH1P和PH4P；ILRO模块，其包含通过多级差分放大器级联反馈构成的环形振荡器；每一级差分放大器各自包含一对差分输入管、尾电流镜管和电阻电容负载；其中，第一级差分放大器还包含BIAS注入模块，其设置的第一高通滤波器接收所述分频器输出的非交叠信号PH1P和PH4P作为注入信号，向与所述第一高通滤波器连接的第一级差分放大器的尾电流镜管的输入端输送，经所述ILRO模块的环形振荡器生成与所述注入信号相应的正交本振信号。优选地，所述ILRO模块，包含级联的四级差分放大器；每一级差分放大器中，差分输入管的栅极作为输入端；差分输入管的漏极作为输出端，并与电阻电容负载连接；所述电阻电容负载，包含连接在差分输入管漏极之间的两个负载电容、将各自相应的差分输入管漏极分别接至电源VDD的两个负载电阻；第一级差分输入管的输入端对应接收第四级差分输入管的输出端发送的信号，其他各级差分输入管的输入端对应接收前一级差分输入管输出端发送的信号；每一级差分输入管的源极相连的节点，连接至同一级尾电流镜管的漏极相连的节点；每一级尾电流镜管的源极相连且接地；第二级、第三级和第四级中，各自的尾电流镜管的栅极相连；第一级尾电流镜管的栅极与BIAS注入模块连接；第二级差分输入管的输出端发送的信号I和IN，以及第四级差分输入管的输出端发送的信号Q和QN，作为所述ILRO模块的正交本振信号输出。优选地，第一级差分放大器中BIAS注入模块的第一高通滤波器，包含：第一电阻及第二电阻，串联在尾电流镜管的栅极之间；第一电容，接收分频器的信号PH1P，向与该第一电容相连接的其中一个尾电流镜管的栅极输送；第二电容，接收分频器的信号PH4P，向与该第二电容相连接的另一个尾电流镜管的栅极输送。优选地，所述分频器，还输出另一对非交叠信号PH1N和PH4N，与信号PH1P和PH4P反相；所述ILRO模块进一步设有相位补偿电路，其包含：电流源，其设置的两个MOS管中，源极分别接至电源VDD，漏极相连且接至第三级尾电流镜管漏极相连的节点；第二高通滤波器，其设置的第三电阻及第四电阻串联在两个MOS管的栅极之间，设置的第三电容接收分频器输出的信号PH1N向与该第三电容连接的一个所述MOS管的栅极输送，以及设置的第四电容接收分频器输出的信号PH4N向与该第四电容连接的另一个所述MOS管的栅极输送。优选地，与信号PH1P和PH4P对应的两个非交叠时钟信号的频率为finj；第一级差分放大器中差分输入管向尾电流镜管输送的尾电流Iinj+的频率为2finj；所述环形振荡器的振荡频率fosc为finj。优选地，所述分频器是三分频电路，其进一步包含：级联的四个D类型触发器，两个反相器，以及一个与门；其中，第一D类型触发器的Q端接第二D类型触发器的D端；第二D类型触发器的Q端接第三D类型触发器的D端和一个反相器的输入端；第三D类型触发器的Q端接第四D类型触发器的D端；第四D类型触发器的Q端接另一反相器的输入端；两个反相器的输出端分别接与门的输入端，与门的输出端反馈接第一D类型触发器的D端；第二D类型触发器和第四D类型触发器的CLK输入端，接时钟信号CLK信号；第一D类型触发器和第三D类型触发器的CLK输入端，接时钟信号CLK的反相信号；第一D类型触发器的Q端和QN端对应输出PH1P和PH1N信号；第四D类型触发器的Q端和QN端对应输出PH4P和PH4N信号，与信号PH1P和PH4P反相。优选地，所述三分频电路的各个D类型触发器，是TSPC型触发器、或CML结构的触发器、或标准的D触发器。优选地，所述压控振荡器输出为200Mz~3GHz的数字信号时，所述三分频电路的各个D类型触发器使用TSPC型触发器、或CML结构的触发器；或者，所述压控振荡器输出为300MHz以下的数字信号时，所述三分频电路的各个D类型触发器使用标准的D触发器。本技术的有益效果是：本技术由于采用注入锁定环形振荡器，对VCO奇数分频后的信号实现了I/Q正交，避免了现有技术中对VCO的频率更高的要求。本技术对输入信号的要求可以是大信号也可以是小信号；并且，输入信号也无需满足50%占空比的要求。本技术加入相位补偿电路，不影响环形振荡器的工作，而能够提高相位匹配。附图说明图1为本技术一种利用注入振荡器产生正交本振的电路系统架构示意图；图2为本技术的三分频电路示意图；图3为本技术的ILRO整体电路结构图；图4为本技术的三分频电路的四相输出波形示意图；图5为本技术对VCO的一个理本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用注入锁定环形振荡器产生正交本振信号的电路，其特征在于，包含：分频器，其接收压控振荡器输出的信号进行奇数分频，并输出有一对非交叠信号PH1P和PH4P；ILRO模块，其包含通过多级差分放大器级联反馈构成的环形振荡器；每一级差分放大器各自包含一对差分输入管、尾电流镜管和电阻电容负载；其中，第一级差分放大器还包含BIAS注入模块，其设置的第一高通滤波器接收所述分频器输出的非交叠信号PH1P和PH4P作为注入信号，向与所述第一高通滤波器连接的第一级差分放大器的尾电流镜管的输入端输送，经所述ILRO模块的环形振荡器生成与所述注入信号相应的正交本振信号。

【技术特征摘要】
1.一种利用注入锁定环形振荡器产生正交本振信号的电路，其特征在于，包含：分频器，其接收压控振荡器输出的信号进行奇数分频，并输出有一对非交叠信号PH1P和PH4P；ILRO模块，其包含通过多级差分放大器级联反馈构成的环形振荡器；每一级差分放大器各自包含一对差分输入管、尾电流镜管和电阻电容负载；其中，第一级差分放大器还包含BIAS注入模块，其设置的第一高通滤波器接收所述分频器输出的非交叠信号PH1P和PH4P作为注入信号，向与所述第一高通滤波器连接的第一级差分放大器的尾电流镜管的输入端输送，经所述ILRO模块的环形振荡器生成与所述注入信号相应的正交本振信号。2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述ILRO模块，包含级联的四级差分放大器；每一级差分放大器中，差分输入管的栅极作为输入端；差分输入管的漏极作为输出端，并与电阻电容负载连接；所述电阻电容负载，包含连接在差分输入管漏极之间的两个负载电容、将各自相应的差分输入管漏极分别接至电源VDD的两个负载电阻；第一级差分输入管的输入端对应接收第四级差分输入管的输出端发送的信号，其他各级差分输入管的输入端对应接收前一级差分输入管输出端发送的信号；每一级差分输入管的源极相连的节点，连接至同一级尾电流镜管的漏极相连的节点；每一级尾电流镜管的源极相连且接地；第二级、第三级和第四级中，各自的尾电流镜管的栅极相连；第一级尾电流镜管的栅极与BIAS注入模块连接；第二级差分输入管的输出端发送的信号I和IN，以及第四级差分输入管的输出端发送的信号Q和QN，作为所述ILRO模块的正交本振信号输出。3.如权利要求2所述的电路，其特征在于，第一级差分放大器中BIAS注入模块的第一高通滤波器，包含：第一电阻及第二电阻，串联在尾电流镜管的栅极之间；第一电容，接收分频器的信号PH1P，向与该第一电容相连接的其中一个尾电流镜管的栅极输送；第二电容，接收分频器的信号PH4P，向与该第二电容相连接的另一个尾电流镜管的栅极输送。4.如权利要求3所述的电路，其特征在于，所述分频器，还输出另一对非交叠信号PH1N和PH4N，与信号PH1P和PH4P反相；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢婷婷，田磊，李娟，倪文海，徐文华，
申请(专利权)人：上海迦美信芯通讯技术有限公司，杭州迦美信芯通讯技术有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31