基于Colpitts结构的超宽带压控振荡器电路制造技术

本发明专利技术为一种基于Colpitts结构的超宽带压控振荡器电路，它包括压控振荡器，它用于产生差分基波信号、单端二次谐波信号；放大器A

【技术实现步骤摘要】
基于Colpitts结构的超宽带压控振荡器电路


[0001]本专利技术涉及电子设备、电子器件技术、集成电路芯片领域，特别是一种基于Colpitts结构的超宽带压控振荡器电路。

技术介绍

[0002]随着无线通信技术的发展，6GHz以下的频谱资源越来越少，各个应用之间的频率干扰越来越严重，因此会令无线通讯技术朝着微波、毫米波频段发展。在微波/毫米波通信频段，每个频带带宽大、速率高，因而需要宽带的射频前端系统。振荡器作为无线通信射频前端系统的核心模块，在整个系统中起到提供高质量的本振信号的作用。振荡器的工作频率带宽与其输出信号的相位噪声是一对不可调和的矛盾体，即难以同时获得高带宽和低相位噪声的压控振荡器，尤其随着工作频率上升至微波/毫米波频段，这种矛盾更加突出。而应用于微波/毫米波通信的压控振荡器，又必须具备宽带宽和低相位噪声等优点，因此需要采取特殊的技术增大微波振荡器的工作频带，同时降低相位噪声。
[0003]振荡器的相位噪声主要来源于电路中的有源器件，因此为达到低相噪的目的，需严格限制振荡器中的有源元器件。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于：提供一种基于Colpitts结构的超宽带压控振荡器电路，它能够提高振荡器的工作带宽。
[0005]本专利技术通过如下技术方案实现：基于Colpitts结构的超宽带微波压控振荡器，它包括Colpitts压控振荡器，为一个基于Colpitts的差分压控振荡器，它用于产生差分基波信号、单端二次谐波信号；放大器A
1st
，与压控振荡器连接，用于将差分基波信号放大后，作为基波信号输出；二次谐波放大器A
2nd
，与压控振荡器连接，用于将单端二次谐波信号放大，转变为成差分信号V
2p
和V
2n
，作为二倍频信号输出；两倍频放大器A
x2
，与二次谐波放大器A
2nd
，将二次谐波放大器A
2nd
产生的差分信号V
2p
和V
2n
转化为二次谐波的两倍频信号，该信号也是基波信号的四倍频信号；以及四次谐波放大器A
4th
，与两倍频放大器A
x2
，将四倍频信号转变成差分信号V
4p
和V
4n
，作为四倍频信号输出；使得Colpitts压控振荡器的基波信号的频率范围为（Fmin，Fmax），二倍频信号的频率范围为（2*Fmin，2*Fmax），四倍频信号的频率范围为（4*Fmin，4*Fmax）；当Fmax=2*Fmin=2*Fosc，则整个压控振荡器电路的输出频率可达到连续不间断，且其范围为（Fosc，8*Fosc），从而实现工作带宽的提高；其中，Fmin为压控振荡器的基波信号频率下限，Fmax为压控振荡器的基波信号频率上限， Fosc等于Fmin，也定义为压控振荡器的基波信号频率下限。
[0006]较之前技术而言，本专利技术的有益效果为：1、利用Colpitts振荡器的低相位噪声特性，采用特定技术提高其振荡频率范围，从而突破传统结构中相位噪声和工作频带的相互制约。
附图说明
[0007]图1为本专利技术基于Colpitts结构的超宽带压控振荡器电路图；图2为压控振荡器的电路图；图3为基波放大器A
1st
的电路图；图4为二次谐波放大器的电路图；图5为两倍频放大器A
x2
与四次谐波放大器A
4th
的电路图。
具体实施方式
[0008]下面结合附图说明对本专利技术做详细说明：如图1
‑
5所示：基于Colpitts结构的超宽带压控振荡器电路，它包括Colpitts压控振荡器，为一个基于Colpitts的差分压控振荡器，它用于产生差分基波信号、单端二次谐波信号；基波放大器A
1st
，与压控振荡器连接，用于将差分基波信号放大后，作为基波信号输出；二次谐波放大器A
2nd
，与压控振荡器连接，用于将单端二次谐波信号放大，转变为成差分信号V
2p
和V
2n
，作为二倍频信号输出；两倍频放大器A
x2
，与二次谐波放大器A
2nd
，将二次谐波放大器A
2nd
产生的差分信号V
2p
和V
2n
转化为二次谐波的两倍频信号，该信号也是基波信号的四倍频信号；以及四次谐波放大器A
4th
，与两倍频放大器A
x2
，将四倍频信号转变成差分信号V
4p
和V
4n
，作为四倍频信号输出；使得Colpitts压控振荡器的基波信号的频率范围为（Fmin，Fmax），二倍频信号的频率范围为（2*Fmin，2*Fmax），四倍频信号的频率范围为（4*Fmin，4*Fmax）；当Fmax=2*Fmin=2*Fosc，则整个压控振荡器电路的输出频率可达到连续不间断，且其范围为（Fosc，8*Fosc），从而实现工作带宽的提高；其中，Fmin为压控振荡器的基波信号频率下限，Fmax为压控振荡器的基波信号频率上限， Fosc等于Fmin，也定义为压控振荡器的基波信号频率下限。
[0009]这里如图1所示，由Colpitts压控振荡器（VCO）产生的差分基波信号，被放大器A
1st
放大后作为基波信号输出。而Colpitts压控振荡器产生的单端二次谐波信号，经过二次谐波放大器A
2nd
放大后，转变成差分信号（V
2p
和V
2n
），作为二倍频信号输出。由二次谐波输出信号经过两倍频放大器A
x2
，产生二次谐波的两倍频信号，该信号也是基波信号的四倍频信号，该单端的四倍频信号经过放大器A
4th
放大后，转变成差分信号（V
4p
和V
4n
），作为四倍频信号输出。
[0010]如图2所示：Colpitts压控振荡器主要包括晶体管Q1和晶体管Q2；晶体管Q1的集电极和晶体管Q2的集电极均连接电源Vcc；晶体管Q1的基极连接电容C1的一端，晶体管Q2的基极连接电容C2的一端；晶体管Q1的发射极分别连接电容C3的一端和
电容C5的一端，晶体管Q2的发射极连接电容C4的一端和电容C6的一端；电容C5和电容C6的另一端共同连接到Vsec，Vsec用于输出二次谐波信号；电容C3的另一端连接晶体管Q1的基极，电容C4的另一端连接晶体管Q2的基极；晶体管Q1的发射端还连接负反馈电感L1一端，晶体管Q2的发射端还连接负反馈电感L2一端，负反馈电感L1和负反馈电感L2的另一端共同接地；其中，L1和L2分别是片上变压器的原边电感和副边电感；它还包括差分电感L
d0
、变容二极管C
v1
和变容二极管C
v2
；差分电感L
d0<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于Colpitts结构的超宽带压控振荡器电路，其特征在于：它包括Colpitts压控振荡器，为一个基于Colpitts的差分压控振荡器，它用于产生差分基波信号、单端二次谐波信号；基波放大器A
1st
，与压控振荡器连接，用于将差分基波信号放大后，作为基波信号输出；二次谐波放大器A
2nd
，与压控振荡器连接，用于将单端二次谐波信号放大，转变为成差分信号V
2p
和V
2n
，作为二倍频信号输出；两倍频放大器A
x2
，与二次谐波放大器A
2nd
，将二次谐波放大器A
2nd
产生的差分信号V
2p
和V
2n
转化为二次谐波的两倍频信号，该信号也是基波信号的四倍频信号；以及四次谐波放大器A
4th
，与两倍频放大器A
x2
，将四倍频信号转变成差分信号V
4p
和V
4n
，作为四倍频信号输出；使得Colpitts压控振荡器的基波信号的频率范围为（Fmin，Fmax），二倍频信号的频率范围为（2*Fmin，2*Fmax），四倍频信号的频率范围为（4*Fmin，4*Fmax）；当Fmax=2*Fmin=2*Fosc，则整个压控振荡器电路的输出频率可达到连续不间断，且其范围为（Fosc，8*Fosc），从而实现工作带宽的提高；其中，Fmin为压控振荡器的基波信号频率下限，Fmax为压控振荡器的基波信号频率上限， Fosc等于Fmin，也定义为压控振荡器的基波信号频率下限。2.根据权利要求1所述的基于Colpitts结构的超宽带压控振荡器电路，其特征在于：Colpitts压控振荡器主要包括晶体管Q1和晶体管Q2；晶体管Q1的集电极和晶体管Q2的集电极均连接电源Vcc；晶体管Q1的基极连接电容C1的一端，晶体管Q2的基极连接电容C2的一端；晶体管Q1的发射极分别连接电容C3的一端和电容C5的一端，晶体管Q2的发射极连接电容C4的一端和电容C6的一端；电容C5和电容C6的另一端共同连接到Vsec，Vsec用于输出二次谐波信号；电容C3的另一端连接晶体管Q1的基极，电容C4的另一端连接晶体管Q2的基极；晶体管Q1的发射端还连接负反馈电感L1一端，晶体管Q2的发射端还连接负反馈电感L2一端，负反馈电感L1和负反馈电感L2的另一端共同接地；其中，L1和L2分别是片上变压器的原边电感和副边电感；它还包括差分电感L
d0
、变容二极管C
v1
和变容二极管C
v2
；差分电感L
d0
的两端分别连接电容C1的另一端和电容C2的另一端，差分电感L
d0
还与变容二极管C
v1
和变容二极管C
v2
并联；差分电感L
d0
的中心抽头端口接地，变容二极管C
v1
和变容二极管C
v2
分别有一端口共同连接到Vtune，作为控制电源的输入端;晶体管Q1的发射端、电容C3的一端、电容C5的一端以及负反馈电感L1共同交汇于基波信号输出端V
oscp
；晶体管Q2的发射端、电容C4的一端、电容C6的一端以及负反馈电感L2共同交汇于基波信号输出端V
oscn
。3.根据权利要求1所述的基于Colpitts结构的超宽带压控振荡器电路，其特征在于：所述基波放大器A<...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛旭磊，龙正隆，何荣文，
申请(专利权)人：深圳芯盛思技术有限公司，
类型：发明
国别省市：