一种双模低功耗宽锁定范围的注入锁定分频器制造技术

本发明专利技术公开了一种双模低功耗宽锁定范围的注入锁定分频器，包括负阻单元、注入单元、谐振单元和开关电容阵列单元，所述负阻单元、注入单元、谐振单元和开关电容阵列单元相互并联。本发明专利技术通过设置采用电流复用结构和衬底偏置技术的负阻单元，实现了降低电源电压并且减小一半的导通电流，实现了低功耗的性能；通过设计开关电容阵列单元，由开关信号控制电容阵列的电容值来实现宽范围，避免了在电路参数上因锁定范围对功耗和品质因数的折中设计，而且没有明显增加功耗。通过设置双管直接注入方式的注入单元实现了双模分频，且通过对注入管的特定偏置设计降低了注入功率对宽范围的影响，实现了在较低注入功率的情况下保持宽锁定范围的优势。

【技术实现步骤摘要】
一种双模低功耗宽锁定范围的注入锁定分频器
本专利技术涉及集成电路领域，特别涉及一种双模低功耗宽锁定范围的注入锁定分频器。
技术介绍
随着科技的发展，各类电子设备对集成电路的性能要求越来越高。尤其是伴随5G通信时代的到来，应用在无线通信系统中的射频收发机必须在超高频段具有低功耗、低相位噪声的工作能力。而产生本振信号的频率合成器是射频收发机的关键模块，预分频器又是工作在频率综合器中的最高频段，所以，预分频器的高频性能对整个系统至关重要。目前，注入锁定分频器是预分频器设计的最佳选择。注入锁定技术在超高频应用中具有超低功耗的优势，且工作在中心频段时其相位噪声不受器件的品质因数限制，而是由注入信号的相位噪声决定，与其它种类的分频器相比具有不可替代的重要地位。不过，注入锁定技术有天然的锁定范围窄的缺点，通常需要在注入功率、电路品质因数等性能上进行折中设计或者额外增加谐波增强单元等结构扩大锁定范围，但这都无疑增加了电路的功耗和面积。而且传统的注入锁定分频器在分频系数的转换上往往需要调整电路，而无法在同一个电路上实现灵活的系数转换。因而现有技术还有待改进和提高。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的不足之处，本专利技术的目的在于提供一种双模低功耗宽锁定范围的注入锁定分频器，可实现在降低电路功耗的同时维持宽锁定范围，而且还能实现2/3分频的灵活转换。为了达到上述目的，本专利技术采取了以下技术方案：一种双模低功耗宽锁定范围的注入锁定分频器，包括：用于降低功耗的负阻单元；用于给所述谐振单元提供注入信号并进行混频的注入单元；用于产生谐振信号的谐振单元；用于扩大谐振单元的频率调节范围的开关电容阵列单元；所述负阻单元、注入单元、谐振单元和开关电容阵列单元相互并联。所述的双模低功耗宽锁定范围的注入锁定分频器中，所述负阻单元包括第一MOS管、第二MOS管、第一电阻和第二电阻，所述第一MOS管的源极连接电源电压输入端，所述第一MOS管的栅极连接第二MOS管的漏极、第二差分输出节点、注入单元、谐振单元和开关电容阵列单元，所述第一MOS管的漏极连接第二MOS管的栅极、注入单元、第一差分输出节点、谐振单元和开关电容阵列单元，所述第一MOS管的衬底通过第一电阻连接第一反向衬底偏置电压输入端，所述第二MOS管的源极接地，所述第二MOS管的衬底通过第二电阻连接第二反向衬底偏置电压输入端。所述的双模低功耗宽锁定范围的注入锁定分频器中，所述注入单元包括第三MOS管和第四MOS管，所述第三MOS管的栅极连接Vinj+注入信号输入端，所述第三MOS管的漏极连接第一MOS管的漏极、第一差分输出节点、谐振单元和开关电容阵列单元，所述第三MOS管的源极连接第四MOS管的源极，所述第三MOS管的衬底和第四MOS管的衬底连接电源电压输入端，所述第四MOS管的栅极连接Vinj-注入信号输入端，所述第四MOS管的漏极连接第一MOS管的栅极、第二差分输出节点、谐振单元和开关电容阵列单元。所述的双模低功耗宽锁定范围的注入锁定分频器中，所述谐振单元包括第一电容、第二电容和第一电感，所述第一电感的一端连接第一MOS管的漏极、第三MOS管的漏极、第一差分输出节点、第一电容的一端和开关电容阵列单元，所述第一电感的另一端连接第一MOS管的栅极、第四MOS管的漏极、第二差分输出节点、第二电容的一端和开关电容阵列单元，所述第一电容的另一端和第二电容的另一端均连接谐振电压输入端。所述的双模低功耗宽锁定范围的注入锁定分频器中，所述开关电容阵列单元包括第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第五MOS管、第六MOS管、第七MOS管、第八MOS管、第九MOS管、第十MOS管、第一开关和第二开关，所述第三电容的一端连接第一MOS管的漏极、第三MOS管的漏极、第一差分输出节点、第一电感的一端和第五电容的一端，所述第三电容的另一端连接第五MOS管的源极和第六MOS管的漏极，所述第五MOS管的栅极连接第六MOS管的栅极、第七MOS管的栅极和第一开关，所述第五MOS管的漏极连接第四电容的一端和第七MOS管的漏极，所述第五MOS管的衬底接地，所述第四电容的另一端连接第一MOS管的栅极、第四MOS管的漏极、第二差分输出节点、第一电感的另一端和第六电容的一端，所述第六MOS管的源极和第六MOS管的衬底接地，所述第七MOS管的源极和第七MOS管的衬底接地；所述第五电容的另一端连接第八MOS管的源极和第九MOS管的漏极，所述第八MOS管的栅极连接第九MOS管的栅极、第十MOS管的栅极和第二开关，所述第八MOS管的漏极连接第六电容的一端和第十MOS管的漏极，所述第八MOS管的衬底接地，所述第九MOS管的源极和第九MOS管的衬底接地，所述第十MOS管的源极和第十MOS管的衬底接地。所述的双模低功耗宽锁定范围的注入锁定分频器中，所述第一MOS管为PMOS管，所述第二MOS管为NMOS管。所述的双模低功耗宽锁定范围的注入锁定分频器中，所述第三MOS管和第四MOS管为PMOS管。所述的双模低功耗宽锁定范围的注入锁定分频器中，所述第五MOS管、第六MOS管、第七MOS管、第八MOS管、第九MOS管和第十MOS管为NMOS管。所述的双模低功耗宽锁定范围的注入锁定分频器中，所述第一电容和第二电容为可调电容，且所述第一电容和第二电容的电容值的变化范围大于第三电容的电容值和第四电容的电容值。所述的双模低功耗宽锁定范围的注入锁定分频器中，所述第三电容和第四电容的电容值相同，所述第五电容和第六电容的电容值相同，所述第五电容的电容值为第三电容的电容值的两倍。相较于现有技术，本专利技术提供的双模低功耗宽锁定范围的注入锁定分频器，包括负阻单元、注入单元、谐振单元和开关电容阵列单元，所述负阻单元、注入单元、谐振单元和开关电容阵列单元相互并联。本专利技术通过设置采用电流复用结构和衬底偏置技术的负阻单元，实现了降低电源电压并且减小一半的导通电流，实现了低功耗的性能；通过设计开关电容阵列单元，由开关信号控制电容阵列的电容值来实现宽范围，避免了在电路参数上因锁定范围对功耗和品质因数的折中设计，而且没有明显增加功耗。通过设置双管直接注入方式的注入单元实现了双模分频，且通过对注入管的特定偏置设计降低了注入功率对宽范围的影响，实现了在较低注入功率的情况下保持宽锁定范围的优势。附图说明图1为本专利技术提供的双模低功耗宽锁定范围的注入锁定分频器的电路原理图。图2为本专利技术提供的双模低功耗宽锁定范围的注入锁定分频器在0dBm注入时实现二分频功能的频域仿真图。图3为本专利技术提供的双模低功耗宽锁定范围的注入锁定分频器在0dBm注入时实现二分频功能的时域仿真图。图4为本专利技术提供的双模低功耗宽锁定范围的注入锁定分频器在0dBm注入时实现三分频功能的频域仿真图。图5为本专利技术提供的双模低功耗宽锁定范围的注入锁定分频器在0dBm注入时实现三分频功能的时域仿真图。图6为本专利技术提供的双模低功耗宽锁定范围的注入锁定分频器在0dBm注入时不同开关状态下的锁定范围示意图。图7为本专利技术提供的双模低功耗宽锁定范围的注入锁定分频器在0dBm~-10dBm注入时的锁定范围示意图。具体实施方式鉴于现有技术中，注入锁定分频器锁定范围窄、注入功率对锁定范围影响较大等缺点，本专利技术的目的在于提供一种双模低功耗宽锁定范围的注入锁本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双模低功耗宽锁定范围的注入锁定分频器，其特征在于，包括：用于降低功耗的负阻单元；用于给所述谐振单元提供注入信号并进行混频的注入单元；用于产生谐振信号的谐振单元；用于扩大谐振单元的频率调节范围的开关电容阵列单元；所述负阻单元、注入单元、谐振单元和开关电容阵列单元相互并联。

【技术特征摘要】
1.一种双模低功耗宽锁定范围的注入锁定分频器，其特征在于，包括：用于降低功耗的负阻单元；用于给所述谐振单元提供注入信号并进行混频的注入单元；用于产生谐振信号的谐振单元；用于扩大谐振单元的频率调节范围的开关电容阵列单元；所述负阻单元、注入单元、谐振单元和开关电容阵列单元相互并联。2.根据权利要求1所述的双模低功耗宽锁定范围的注入锁定分频器，其特征在于，所述负阻单元包括第一MOS管、第二MOS管、第一电阻和第二电阻，所述第一MOS管的源极连接电源电压输入端，所述第一MOS管的栅极连接第二MOS管的漏极、第二差分输出节点、注入单元、谐振单元和开关电容阵列单元，所述第一MOS管的漏极连接第二MOS管的栅极、注入单元、第一差分输出节点、谐振单元和开关电容阵列单元，所述第一MOS管的衬底通过第一电阻连接第一反向衬底偏置电压输入端，所述第二MOS管的源极接地，所述第二MOS管的衬底通过第二电阻连接第二反向衬底偏置电压输入端。3.根据权利要求2所述的双模低功耗宽锁定范围的注入锁定分频器，其特征在于，所述注入单元包括第三MOS管和第四MOS管，所述第三MOS管的栅极连接Vinj+注入信号输入端，所述第三MOS管的漏极连接第一MOS管的漏极、第一差分输出节点、谐振单元和开关电容阵列单元，所述第三MOS管的源极连接第四MOS管的源极，所述第三MOS管的衬底和第四MOS管的衬底连接电源电压输入端，所述第四MOS管的栅极连接Vinj-注入信号输入端，所述第四MOS管的漏极连接第一MOS管的栅极、第二差分输出节点、谐振单元和开关电容阵列单元。4.根据权利要求3所述的双模低功耗宽锁定范围的注入锁定分频器，其特征在于，所述谐振单元包括第一电容、第二电容和第一电感，所述第一电感的一端连接第一MOS管的漏极、第三MOS管的漏极、第一差分输出节点、第一电容的一端和开关电容阵列单元，所述第一电感的另一端连接第一MOS管的栅极、第四MOS管的漏极、第二差分输出节点、第二电容的一端和开关电容阵列单元，所述第一电容的另一端和第二电容的另一端均连接谐振电压输入端。5.根据权利要求4所述的双模低功耗宽锁定范围的注入锁定分频器，其特征在于，所述开关电容阵列单...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓小莺，郭颖颖，朱明程，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东,44