多端口多谐振腔强弱耦合的电路拓扑制造技术

本发明专利技术公开一种多端口多谐振腔强弱耦合的电路拓扑，包括N个LC谐振器电路，N≥2，N个谐振器电路间彼此电磁强弱耦合，每个LC谐振器电路形成一谐振腔，每个谐振腔产生一个电路端口，N个电路端口可相互级联组合；每个谐振腔与一个开关可切换谐振腔通过开关实现耦合。本发明专利技术由N个电感电容谐振腔互相强弱耦合组成，产生N个端口，不同端口之间可自由组合，每个谐振腔与N个开关可切换谐振腔通过开关耦合。本发明专利技术可用于解决射频毫米波频率源相位噪声差、频率带宽窄以及射频毫米波功率型电路匹配网络损耗大、线性度差、芯片面积大等问题，实现射频毫米波集成电路低功率损耗、低噪声、宽带宽性能，且使芯片小型化、低成本、低功耗。低功耗。低功耗。

【技术实现步骤摘要】
多端口多谐振腔强弱耦合的电路拓扑


[0001]本专利技术涉及集成电路
，特别是涉及一种多端口多谐振腔强弱耦合的电路拓扑。

技术介绍

[0002]射频毫米波芯片具有带宽宽和芯片面积小等众多优势，是“后摩尔时代”集成电路领域的关键技术。然而，当工作频率上升到射频毫米波段时，衬底损耗一直是硅基工艺中的一个亟待解决的难题，直接限制了射频毫米波电路的性能提升。例如频率源系统是射频前端电路的核心模块，其相位噪声、杂散、调频带宽等指标对通信系统性能有着极其重要的影响，在大多数情况下频率源系统包含了压控振荡器(VCO)电路模块，如果设计不当，VCO的性能可能会对频率源系统的整体性能产生影响。在低功耗的情况下，需要极低的相位噪声或极宽的调谐范围，具有较低的调频灵敏度或功率输出与频率变化的良好平坦性，这对于下一代无线通信应用至关重要。在没有太多折衷的情况下得到所有最佳的性能指标通常是非常具有挑战性的，这使得这种VCO的设计非常困难。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是克服目前传统单一谐振腔的硅基衬底和金属损耗这一问题，提出一种多端口多谐振腔强弱耦合的电路拓扑，此电路拓扑兼具衬底损耗低、芯片有效面积利用率高、谐振腔等效品质因数高、工作带宽宽等优点。
[0004]为实现本专利技术的目的所采用的技术方案是：
[0005]一种多端口多谐振腔强弱耦合的电路拓扑，包括N个LC谐振器电路，N≥2，N个谐振器电路之间彼此电磁强弱耦合，每个LC谐振器电路形成一个谐振腔，每个谐振腔产生一个电路端口，产生N个电路端口，N个电路端口可相互级联组合；每个谐振腔与N个开关可切换谐振腔通过开关实现耦合。
[0006]其中，每个LC谐振器电路由不同的带寄生电阻的电感和电容并联组成。
[0007]其中，N个谐振腔之间均进行电磁耦合，通过控制耦合系数K值来控制耦合的强弱。
[0008]其中，所述开关可切换谐振腔由一个电感、一个电容以及第一电阻、第二电阻，一个开关连接构成，所述电感的一端与第一电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端与开关的一端连接，所述电感的另一端与电容的一端连接，所述电容的另一端与第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端与开关的另一端连接。
[0009]其中，所述的开关可切换谐振腔由所述开关控制是否与对应配合的谐振腔进行电磁耦合，通过开关能改变对应的谐振腔所形成的电路端口的阻抗特性。
[0010]本专利技术的电路拓扑结构由两个及其以上的电感电容谐振腔互相强弱耦合组成，并能产生两个及其以上的端口，不同端口之间可以自由组合；可以有效减小射频电路在硅基衬底上的功率损耗，大幅提升谐振器的等效品质因数。
[0011]本专利技术的新型多端口多谐振腔耦合的电路拓扑，具有多谐振峰特性，从而为增加
调谐频率范围提供了更高的设计自由度；同时，可以更有利于提取高阶谐波，从而提高基波环路的品质因子，获得更好的噪声性能；多峰特性还能实现多路调谐和调谐增益线性化，这可以进一步增加调谐范围。
[0012]本专利技术的新型多端口多谐振腔耦合的电路拓扑，在提升电路性能的基础下并不会增加电感的面积，多谐振腔耦合和一个电感所占的面积几乎相同，大大缓解了大面积无源器件所带来的芯片面积问题，芯片微小化更易于集成，同时降低流片成本。
[0013]本专利技术的新型多端口多谐振腔耦合的电路拓扑，可降低匹配网络的功率传输损耗，增强负载端对能量的捕获，极大地提升功率型电路的效率。
[0014]本专利技术的新型多端口多谐振腔耦合的电路拓扑，可通过控制磁耦合强度的开关原理，增强耦合通路的能量捕获能力，有效降低开关的插入损耗。
[0015]本专利技术的新型多端口多谐振腔耦合的电路拓扑，可应用在任何电路的负载谐振网络，设计参数灵活，不同谐振腔之间可以级联，从而增强此电路拓扑的广泛适用性。
[0016]本专利技术的电路拓扑结构，可用于解决射频毫米波频率源相位噪声差、频率带宽窄等关键问题，以及射频毫米波功率型电路匹配网络损耗大、线性度差、芯片面积大等重点问题，最终能实现射频毫米波集成电路低功率损耗、低噪声、宽带宽性能，且达到芯片小型化、低成本、低功耗的目的。
[0017]本专利技术的电路拓扑结构可用于压控振荡器、注入锁定分频器、功率放大器、射频开关等射频集成电路的电路拓扑结构。
附图说明
[0018]图1是本专利技术的多端口多谐振腔强弱耦合的电路拓扑的原理示意图。
具体实施方式
[0019]以下结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0020]参考图1，一种多端口多谐振腔强弱耦合的电路拓扑，包括N(N≥2)个LC谐振器电路，每个LC谐振器电路由不同的带寄生电阻的电感和电容并联组成，并且N个谐振器电路之间彼此进行电磁强弱耦合，电路可产生两个及其以上的端口，端口之间可以级联组合。
[0021]参见图1所示，示例性的，电容C1和电阻R
C
1串联连接，电阻R
C
1用来表示电容C1的寄生损耗，电感L1和电阻R
L
1串联连接，电阻R
L
1用来表示电感L1的寄生损耗，电容C1和电感L1并联连接，形成谐振腔Tank
‑
1，并产生一个电路端口Port
‑
1。电容C
S
11和电阻R
CS
11串联连接，电阻R
CS
11用来表示电容C
S
11的寄生损耗，电感L
S
11和电阻R
LS
11串联连接，电阻R
LS
11用来表示L
S
11的寄生损耗，电容C
S
11和电感L
S
11并联连接，形成一个开关可切换的谐振腔Switch Tank
‑
11；同理，电容C
S
1N、电阻R
CS
1N和电感L
S
1N、电感L
S
1N并联连接，形成开关可切换的谐振腔Switch Tank
‑
1N，共包含N个开关可切换的谐振腔Switch Tank。
[0022]其中，N个开关可切换的谐振腔可分别由N个开关S11
……
S1N控制是否和谐振腔Tank
‑
1进行电磁耦合，K
11S
……
K
1NS
分别表示谐振腔Tank
‑
1和开关可切换的谐振腔Switch Tank
‑
11
……
Switch Tank
‑
1N之间的耦合系数，因此可以通过N个开关改变电路端口Port1的阻抗特性。
[0023]以此类推，电容C2、电阻R
C
2、电感L2、电阻R
L
2构成谐振腔Tank
‑
2，产生本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.多端口多谐振腔强弱耦合的电路拓扑，其特征在于，包括N个LC谐振器电路，N≥2，N个谐振器电路之间彼此电磁强弱耦合，每个LC谐振器电路形成一个谐振腔，每个谐振腔产生一个电路端口，产生N个电路端口，N个电路端口可相互级联组合；每个谐振腔与N个开关可切换谐振腔通过开关实现耦合。2.根据权利要求1所述多端口多谐振腔强弱耦合的电路拓扑，其特征在于，每个LC谐振器电路由不同的带寄生电阻的电感和电容并联组成。3.根据权利要求1或2所述多端口多谐振腔强弱耦合的电路拓扑，其特征在于，N个谐振腔之间均进行电磁耦合，通过控制耦合系数K值来控制耦...

【专利技术属性】
技术研发人员：马凯学，张津，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：