电感耦合式谐振器及其构成的压控振荡器制造技术

本发明专利技术的多种实施例中涉及多频带压控振荡器。所述多频带压控振荡器的特点在于电感耦合式谐振器。所述谐振器包括初级路径以及与初级路径电感耦合的次级路径。所述初级路径包括多个串联级联的LC调谐段，各调谐段包括可变电容以及与次级路径电感耦合的初级电感。所述次级路径包括多个次级电感，所述次级电感耦合至初级路径中相应的初级电感。此外，所述次级路径包括多个可控开关，所述可控开关被控制为同时导通或关断以接合或断开初级路径和次级路径之间的电感耦合。内嵌的多个LC调谐段降低了各调谐段上的电压幅度摆动，使得谐振器的非线性所引起的相位噪声最小化。

Inductively coupled resonator and its voltage controlled oscillator

A variety of embodiments of the invention relate to a multiband voltage controlled oscillator. The multiband voltage controlled oscillator is characterized by an inductively coupled resonator. The resonator includes a primary path and a secondary path coupled to the primary path inductor. The primary path includes a plurality of LC tuning sections in series and cascade, each tuning section includes a variable capacitor and a primary inductance coupled with the secondary path inductance. The secondary path comprises a plurality of secondary inductances which are coupled to the corresponding primary inductance in the primary path. In addition, the secondary path includes a plurality of controllable switches, which are controlled to simultaneously turn on or off to engage or disconnect the inductance coupling between the primary path and the secondary path. The embedded LC tuning segments reduce the voltage amplitude oscillation in each tuning segment and minimize the phase noise caused by the nonlinearity of the resonator.

【技术实现步骤摘要】
电感耦合式谐振器及其构成的压控振荡器
本专利技术涉及一种压控振荡器，具体涉及一种多频带压控振荡器。
技术介绍
压控振荡器(VCO)是一种振荡频率受输入电压控制的电子振荡器。所施加的输入电压决定了瞬时的振荡频率。VCO能够被用于，例如频率调制(FM)、相位调制(PM)、锁相环等多种应用。VCO包括配置有放大器的谐振器以防止振幅衰减，并使谐振器与输出隔离以使得负载不影响谐振器。谐振器可以是电感-电容(LC)谐振器，其谐振频率可响应于控制电压而变化。具有压敏电容的半导体二极管(例如变容二极管)可用于通过改变施加于二极管的控制电压以改变振荡器的频率。这些器件的制造非常方便，因此广泛地应用于各种压控振荡器。在某些情况下，多频带无线设备可以采用多个VCO以支持在多个频带上的运行，各VCO可以被指定用于特定的频带。使用多个VCO以实现多频带运行可能会带来许多不希望产生的问题，例如增加成本和复杂性，对可靠性和耐用性造成负面影响等等。因此，有必要提供一种适用性广的多频带压控振荡器。
技术实现思路
本文描述了一种具有电感耦合式谐振器的多频带VCO。在部分实施例中，多频带VCO的特点在于电感耦合式谐振器。所述谐振器包括初级路径，以及与初级路径电感耦合的次级路径。所述初级路径包括多个级联的LC调谐段，其中每个调谐段均包括可调电容(例如变容二极管或背靠背式变容二极管对)和电感耦合到次级路径的初级电感。所述次级路径包括多个次级电感，所述次级电感耦合至初级路径中相应的初级电感。进一步地，所述次级路径包括多个可控开关，所述多个可控开关被控制来能够同时导通或同时关断以接合或断开初级路径和次级路径之间的电感耦合。可控开关的数量可以与次级路径中的次级电感的数量相同，也可以不同。通过同时导通或断开次级路径中的所有开关，每一级LC调谐段中的等效电感值发生改变，等同于一个开关电感。依靠多个初级路径中的LC调谐段，所述谐振器具有分布的LC调谐能力并由此实现更佳的频率调谐范围。每一级LC调谐段中的电容包含可变电容，可变电容与开关电感一起被控制形成多个调谐频带。各调谐频带可以重叠以使得VCO的整个频率调谐范围没有间隙。嵌入多个LC调谐段使得各调谐段上的电压幅度摆动最小化，从而使得由谐振器非线性引起的相位噪声最小化。次级路径中多个开关串联连接的配置方式允许每一级可控开关的开关尺寸相对更大以实现导通期间各调谐段导通电阻RON较小，关断期间整体关断电阻ROFF较大，使得初级路径在次级路径关断期间受到的影响更小。此外，多个串联级联的可控开关降低了次级路径中各开关上的电压幅度摆动，进而降低了可控开关非线性所引起的相位噪声。在部分实施例中，多频带VCO可以被配置为双推式VCO，相比于传统的VCO，双推式VCO能够进一步降低振荡器的相位噪声。所述双推式VCO包括以双推结构连接的第一振荡器和第二振荡器以输出单端输出信号或差分输出信号至放大器。前文所述的用于多频带VCO的配置也同样适用于第一振荡器和第二振荡器。双推式结构可以沿虚拟地或实地对称。根据输出信号的类型，放大器可以是单端缓冲放大器或者差分放大器。或者，多频带VCO可以输出差分输出信号至倍频器以使得输出信号的频带翻倍。本领域技术人员应当理解多频带VCO适用于多种RF电路。本领域技术人员还应当理解本专利技术所公开的实施例可以用多种置换、增强、等同、结合和改进来实施，所有这些实施方式都应落入本专利技术的保护范围中。附图说明附图中示出了本专利技术的示例性实施例以供参考，附图的作用在于说明而非限制本专利技术。虽然本专利技术大致记载于实施例中，但如此做的目的不是将本专利技术的保护范围限制为所描述实施例的具体技术特征：图1为现有技术中由可变电感施加装置和谐振电路组成的变频发生装置；图2为现有技术中具有两个耦合电感的谐振器；图3为现有技术中具有三个耦合电感的谐振器；图4为本专利技术实施例1中VCO的电路图；图5为本专利技术实施例2中次级路径设置有多个开关的VCO电路图；图6为本专利技术实施例3中多频带双推式VCO的电路图；图7为本专利技术实施例4中次级路径设置有多个开关的另一种多频带双推式VCO的电路图；图8为本专利技术实施例5中次级路径中开关的电路图。本领域技术人员将认识到，根据说明书能够实施本专利技术的多种实施方式和实施例。所有这些实施方式和实施例均应包含在本专利技术的保护范围之内。具体实施方式在下文的描述中，为了解释本专利技术，将陈述本专利技术的具体细节以方便理解，但本专利技术可能不通过部分或者全部所述的具体细节亦可实施。下文所述的本专利技术的实施例可能被包含在许多不同的电气组件、电路、设备和系统中。附图的电路框图中所示的系统和设备用以说明本专利技术的示例性实施例，并且不作为用于模糊本专利技术宽泛指导的托辞。附图中所示的元件之间的连接关系不限于直接连接，而是能够被修改、重构或者通过中间组件来改变的。当在说明书中提到“一个实施例”或者“某个实施例”时，所表达的含义是与该实施例有关的具体特性、结构、特征或功能包含在本专利技术的至少一个所预期的实施例中。因此，说明书中不同位置所出现的短语“在一个实施例中”不构成对本专利技术单个实施例的多次引用。本专利技术的多种实施例均涉及具有一个或多个电感耦合式谐振器的多频带VCO。所述多频带VCO可以包括多种组件例如微控制器、存储器模块、可控半导体开关、二极管、电感器、晶体管等等。这些组件可以集成或封装在单基板或者分立基板上。图1为公开号为2009/0096557A1的美国专利申请公开的现有技术的变频发生装置。所述变频发生装置由可变电感施加装置和谐振电路组合而成。如图1所示，没有开关控制由L2和Cv构成的次级回路。等效电感仅受Cv控制。因此，谐振电路的调谐方式有限。图2为公开号为7,154,349的美国专利公开的现有技术的谐振器。谐振器200包括与电容C1214并联的电感L1210、与电容C2224串联的电感L2220、以及开关226。电感L1210和电感L2220磁耦合，且可以分别被视作双端口变压器的初级端口和次级端口。电容C1214和电容C2224均可以是一个或多个固定电容、一个或多个变容二极管、一个或多个开关电容、或者上述类型的任意组合。开关226可以被选择性地导通或关断以不使能或使能次级端口，进而改变谐振器200的电特性。相较于图1中的谐振器，谐振器200具有可通过C1/C2和/或开关226调节的等效电感，因而具有更多的调谐方式。图3为公开号为7,154,349的美国专利公开的现有技术中的另一种具有三个耦合电感的谐振器300。谐振器300包括与电容C1314并联的电感L1310、与电容C2324串联的电感L2320、开关326、以及与电容C3334和开关336串联的电感L3330。电感L1310、电感L2320和电感L3330磁耦合，且可以分别被视作是三端口变压器的初级端口、第二端口和第三端口。电容C1314、电容C2324和电容C3334均可以是一个或多个固定电容、一个或多个变容二极管、一个或多个开关电容、或者上述类型的任意组合。开关326和开关336可以单独地导通或关断以选择性地不使能或使能第二端口和第三端口，进而改变谐振器300的电特性。与图2中的谐振器类似，谐振器300具有可通过电容C2/电容C3和/或开关调节的等效电感。谐振器200和谐振器300具有单本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电感耦合式谐振器，其特征在于，包括：初级路径，所述初级路径包括多个电感‑电容调谐段，所述电感‑电容调谐段包括初级电感和电容；及次级路径，所述次级路径包括多个次级电感和多个可控开关，至少一个次级电感耦合至一个对应的初级电感，以通过可开关地接合次级电感和对应的初级电感之间的电感耦合来调节对应的初级电感的等效电感。

【技术特征摘要】
1.一种电感耦合式谐振器，其特征在于，包括：初级路径，所述初级路径包括多个电感-电容调谐段，所述电感-电容调谐段包括初级电感和电容；及次级路径，所述次级路径包括多个次级电感和多个可控开关，至少一个次级电感耦合至一个对应的初级电感，以通过可开关地接合次级电感和对应的初级电感之间的电感耦合来调节对应的初级电感的等效电感。2.根据权利要求1所述的一种电感耦合式谐振器，其特征在于，至少一个电感-电容调谐段包括可调电容。3.根据权利要求1或2所述的一种电感耦合式谐振器，其特征在于，所述可控开关为半导体开关，所述半导体开关被控制为同时导通或同时关断。4.一种压控振荡器，其特征在于，包括负阻电路和电感耦合式谐振器，所述电感耦合式谐振器包括：初级路径，所述初级路径包括至少一个电感-电容调谐段，各电感-电容调谐段包括初级电感和电容；及次级路径，所述次级路径包括多个可控开关、以及一个或多个次级电感，至少一个次级电感耦合至一个对应的初级电感，以通过可开关地接合次级电感和对应的初级电感之间的电感耦合来调节对应的初级电感的等效电感；所述负阻电路连接电感耦合式谐振器的初级路径以保持电感耦合式谐振器的振荡。5.根据权利要求4所述的一种压控振荡器，其特征在于，电感-电容调谐段的电容为固定电容、变容二极管、开关电容、或者上述类型的任意组合。6.根据权利要求4或5所述的一种压控振荡器...

【专利技术属性】
技术研发人员：章策珉，
申请(专利权)人：成都仕芯半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51