一种基于双模电感的毫米波压控振荡器制造技术

本发明专利技术属于无线通信技术领域，公开了一种基于双模电感的毫米波压控振荡器，包括：第一负跨导单元、第二负跨导单元、开关阵列、双模电感、第一变容二极管阵列、第二变容二极管阵列；第一负跨导单元和第二负跨导单元用于为压控振荡器提供振荡能量；双模电感通过开关阵列实现两种等效电感值之间的切换，用于振荡频率的粗调节；第一变容二极管阵列和第二变容二极管阵列用于调节负载网络的电容值，实现振荡频率的细调节。本发明专利技术解决了现有技术中压控振荡器结构不能在保证相位噪声和功耗指标的情况下满足调谐带宽的要求的问题，达到了调谐带宽能满足应用要求且不牺牲相位噪声和功耗指标的技术效果。

A millimeter wave voltage controlled oscillator based on dual mode inductor

The invention belongs to the technical field of wireless communication and discloses a dual-mode inductive millimeter wave oscillator, based on include: the first negative transconductance unit, second negative transconductance unit, switch array, dual mode inductor, a first varactor diode array, second varactor diode array; a negative transconductance unit and the second unit is used for providing negative transconductance the oscillation energy for VCO; dual mode inductance switch between two kinds of equivalent inductance value through the switch array, for coarse adjusting oscillation frequency; the first variable capacitance diode array and second varactor diode array capacitance in regulating the load value of the network, realize the fine adjustment of oscillation frequency. The invention solves the problem that the voltage controlled oscillator structure in the existing technology can not meet the requirement of tuning bandwidth under the condition of ensuring the phase noise and the power consumption index, and achieves the technical effect that the tuning bandwidth can meet the application requirements without sacrificing the phase noise and power consumption index.

【技术实现步骤摘要】
一种基于双模电感的毫米波压控振荡器
本专利技术涉及无线通信
，尤其涉及一种基于双模电感的毫米波压控振荡器。
技术介绍
在毫米波通信系统中，需要利用毫米波载波信号将低频或者模拟基带调制到毫米波波段，因此毫米波压控振荡器是毫米波前端系统中关键的一个模块。压控振荡器的主要性能指标是相位噪声和调谐带宽，相位噪声主要受到负载谐振网络的品质因子和耗电量决定，而调谐带宽主要由负载电容中可变电容部分占总电容值比例决定。一般而言，相位噪声和调谐带宽指标二者相互制约。传统的压控振荡器结构的调谐范围十分有限，难以满足应用需求。如果增加变容二极管的尺寸以增加调谐范围，会导致相位噪声急剧恶化，进而影响整个系统的性能。如果应用多个子调谐压控振荡器覆盖不同的频段，虽然能满足带宽要求，但是需要额外增加多路复用器模块使不同频带压控振荡器的信号输出端口能够有一致端口，以应用到系统的频率综合器中去，增加的电路模块不仅加大了设计难度，而且增加了系统功耗。因此，传统的压控振荡器结构不能在保证相位噪声和功耗指标的情况下满足调谐带宽的要求。
技术实现思路
本申请实施例通过提供一种基于双模电感的毫米波压控振荡器，解决了现有技术中压控振荡器结构不能在保证相位噪声和功耗指标的情况下满足调谐带宽的要求的问题。本申请实施例提供一种基于双模电感的毫米波压控振荡器，所述压控振荡器包括：第一负跨导单元；第二负跨导单元，所述第一负跨导单元和所述第二负跨导单元用于为所述压控振荡器提供振荡能量；开关阵列；双模电感，所述双模电感通过所述开关阵列实现两种等效电感值之间的切换，用于振荡频率的粗调节；第一变容二极管阵列；第二变容二极管阵列，所述第一变容二极管阵列和所述第二变容二极管阵列用于调节负载网络的电容值，实现振荡频率的细调节；所述压控振荡器包括两对差分信号输出端口；所述开关阵列与所述压控振荡器的两对差分信号输出端口相连；所述双模电感与所述压控振荡器的两对差分信号输出端口相连；所述第一负跨导单元、第一变容二极管阵列的两端分别与所述压控振荡器的第一对差分信号输出端口相连；所述第二负跨导单元、第二变容二极管阵列的两端分别与所述压控振荡器的第二对差分信号输出端口相连。优选的，所述第一负跨导单元包括第一晶体管和第二晶体管，所述第二负跨导单元包括第三晶体管和第四晶体管。优选的，所述第一晶体管的漏极与所述第二晶体管的栅极相连，作为第一信号输出端口，所述第一晶体管的栅极与所述第二晶体管的漏极相连，作为第二信号输出端口，所述第一晶体管的源极与所述第二晶体管的源极相连并接地。优选的，所述第三晶体管的漏极与所述第四晶体管的栅极相连，作为第三信号输出端口，所述第三晶体管的栅极与所述第四晶体管的漏极相连，作为第四信号输出端口，所述第三晶体管的源极与所述第四晶体管的源极相连并接地。优选的，所述第一变容二极管阵列包括第一变容二极管、第二变容二极管、第三变容二极管、第四变容二极管、第五变容二极管、第六变容二极管、第七变容二极管和第八变容二极管；所述第一变容二极管的阴极与所述第二变容二极管的阴极相接，并与第一电容控制信号输入端口连接；所述第三变容二极管的阴极与所述第四变容二极管的阴极相接，并与第二电容控制信号输入端口连接；所述第五变容二极管的阴极与所述第六变容二极管的阴极相接，并与第三电容控制信号输入端口连接；所述第七变容二极管的阴极与所述第八变容二极管的阴极相接，并与第四电容控制信号输入端口连接；所述第一变容二极管、所述第三变容二极管、所述第五变容二极管和所述第七变容二极管的阳极分别与所述第一晶体管的漏极相连，所述第二变容二极管、所述第四变容二极管、所述第六变容二极管和所述第八变容二极管的阳极分别与所述第二晶体管的漏极相连；所述第二变容二极管阵列包括第九变容二极管、第十变容二极管、第十一变容二极管、第十二变容二极管、第十三变容二极管、第十四变容二极管、第十五变容二极管和第十六变容二极管；所述第九变容二极管的阴极与所述第十变容二极管的阴极相接，并与第一电容控制信号输入端口连接；所述第十一变容二极管的阴极与所述第十二变容二极管的阴极相接，并与第二电容控制信号输入端口连接；所述第十三变容二极管的阴极与所述第十四变容二极管的阴极相接，并与第三电容控制信号输入端口连接；所述第十五变容二极管的阴极与所述第十六变容二极管的阴极相接，并与第四电容控制信号输入端口连接；所述第九变容二极管、所述第十一变容二极管、所述第十三变容二极管和所述第十五变容二极管的阳极分别与所述第三晶体管的漏极相连，所述第十变容二极管、所述第十二变容二极管、所述第十四变容二极管和所述第十六变容二极管的阳极分别与所述第四晶体管的漏极相连；所述第一变容二极管、所述第二变容二极管、所述第九变容二极管和所述第十变容二极管的尺寸相同；所述第三变容二极管、所述第四变容二极管、所述第十一变容二极管和所述第十二变容二极管的尺寸相同；所述第五变容二极管、所述第六变容二极管、所述第十三变容二极管和所述第十四变容二极管的尺寸相同；所述第七变容二极管、所述第八变容二极管、所述第十五变容二极管和所述第十六变容二极管的尺寸相同。优选的，所述开关阵列包括两对晶体管开关，其中，第一对晶体管开关包括第一开关和第二开关，第二对晶体管开关包括第三开关和第四开关。优选的，所述第一开关的源极与所述第一晶体管的漏极相连，所述第一开关的漏极与所述第四晶体管的漏极相连；所述第二开关的源极与所述第二晶体管的漏极相连，所述第二开关的漏极与所述第三晶体管的漏极相连；所述第一开关的栅极与所述第二开关的栅极分别接第一开关控制信号。优选的，所述第三开关的源极与所述第一晶体管的漏极相连，所述第三开关的漏极与所述第三晶体管的漏极相连；所述第四开关的源极与所述第二晶体管的漏极相连，所述第四开关的漏极与所述第四晶体管的漏极相连；所述第三开关的栅极与所述第四开关的栅极分别接第二开关控制信号。优选的，所述双模电感呈水平和垂直方向对称结构，所述双模电感包括第一金属电感、第二金属电感、第三金属电感、第四金属电感和第五金属电感，所述第一金属电感、所述第二金属电感、所述第三金属电感和所述第四金属电感分别通过所述第五金属电感连接在一起。优选的，所述双模电感包括第一外接端口、第二外接端口、第三外接端口、第四外接端口和第五外接端口；所述第一外接端口连接所述第一晶体管的漏极，所述第二外接端口连接所述第三晶体管的漏极，所述第三外接端口连接所述第二晶体管的漏极，所述第四外接端口连接所述第四晶体管的漏极，所述第五外接端口外接直流电压。本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：在本申请实施例中，提出了一种新的压控振荡器结构，引入了双模电感。双模电感和变容二极管阵列构成振荡所需的谐振器，负跨导单元提供振荡能量，双模电感通过开关阵列实现两种等效电感值之间的切换，通过模式切换，使得压控振荡器的频率调谐范围得到有效延展，能够满足主流毫米波应用的带宽要求。此外，双模电感的品质因子与传统电感的品质因子接近，不会降低相位噪声性能。同时，压控振荡器的两对差分信号输出端口都能输出覆盖全部频带的毫米波信号，无需增加额外的多路复用器统一输出信号，避免了增加系统功耗。因此，本申请实施例提供的一种基于双模电感的毫米波压控振荡器，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于双模电感的毫米波压控振荡器，其特征在于，所述压控振荡器包括：第一负跨导单元；第二负跨导单元，所述第一负跨导单元和所述第二负跨导单元用于为所述压控振荡器提供振荡能量；开关阵列；双模电感，所述双模电感通过所述开关阵列实现两种等效电感值之间的切换，用于振荡频率的粗调节；第一变容二极管阵列；第二变容二极管阵列，所述第一变容二极管阵列和所述第二变容二极管阵列用于调节负载网络的电容值，实现振荡频率的细调节；所述压控振荡器包括两对差分信号输出端口；所述开关阵列与所述压控振荡器的两对差分信号输出端口相连；所述双模电感与所述压控振荡器的两对差分信号输出端口相连；所述第一负跨导单元、第一变容二极管阵列的两端分别与所述压控振荡器的第一对差分信号输出端口相连；所述第二负跨导单元、第二变容二极管阵列的两端分别与所述压控振荡器的第二对差分信号输出端口相连。

【技术特征摘要】
1.一种基于双模电感的毫米波压控振荡器，其特征在于，所述压控振荡器包括：第一负跨导单元；第二负跨导单元，所述第一负跨导单元和所述第二负跨导单元用于为所述压控振荡器提供振荡能量；开关阵列；双模电感，所述双模电感通过所述开关阵列实现两种等效电感值之间的切换，用于振荡频率的粗调节；第一变容二极管阵列；第二变容二极管阵列，所述第一变容二极管阵列和所述第二变容二极管阵列用于调节负载网络的电容值，实现振荡频率的细调节；所述压控振荡器包括两对差分信号输出端口；所述开关阵列与所述压控振荡器的两对差分信号输出端口相连；所述双模电感与所述压控振荡器的两对差分信号输出端口相连；所述第一负跨导单元、第一变容二极管阵列的两端分别与所述压控振荡器的第一对差分信号输出端口相连；所述第二负跨导单元、第二变容二极管阵列的两端分别与所述压控振荡器的第二对差分信号输出端口相连。2.根据权利要求1所述的基于双模电感的毫米波压控振荡器，其特征在于，所述第一负跨导单元包括第一晶体管和第二晶体管，所述第二负跨导单元包括第三晶体管和第四晶体管。3.根据权利要求2所述的基于双模电感的毫米波压控振荡器，其特征在于，所述第一晶体管的漏极与所述第二晶体管的栅极相连，作为第一信号输出端口，所述第一晶体管的栅极与所述第二晶体管的漏极相连，作为第二信号输出端口，所述第一晶体管的源极与所述第二晶体管的源极相连并接地。4.根据权利要求2所述的基于双模电感的毫米波压控振荡器，其特征在于，所述第三晶体管的漏极与所述第四晶体管的栅极相连，作为第三信号输出端口，所述第三晶体管的栅极与所述第四晶体管的漏极相连，作为第四信号输出端口，所述第三晶体管的源极与所述第四晶体管的源极相连并接地。5.根据权利要求2所述的基于双模电感的毫米波压控振荡器，其特征在于，所述第一变容二极管阵列包括第一变容二极管、第二变容二极管、第三变容二极管、第四变容二极管、第五变容二极管、第六变容二极管、第七变容二极管和第八变容二极管；所述第一变容二极管的阴极与所述第二变容二极管的阴极相接，并与第一电容控制信号输入端口连接；所述第三变容二极管的阴极与所述第四变容二极管的阴极相接，并与第二电容控制信号输入端口连接；所述第五变容二极管的阴极与所述第六变容二极管的阴极相接，并与第三电容控制信号输入端口连接；所述第七变容二极管的阴极与所述第八变容二极管的阴极相接，并与第四电容控制信号输入端口连接；所述第一变容二极管、所述第三变容二极管、所述第五变容二极管和所述第七变容二极管的阳极分别与所述第一晶体管的漏极相连，所述第二变容二极管、所述第四变容二极管、所述第六变容二极管和所述第八变容二极管的阳极分别与所述第二晶体管的漏极相连；所述第二变容二极管阵列包括第九变容二极管、第十变容二极管、第十一变容二极管、第十二变容二极管、第十三变容二极管、第十四变容二极管、第十五变容二极管和第十六变容二极管；所述第九变容二极管的...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭亚涛，张立军，郑占旗，慕福奇，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11