【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于集成电路，涉及一种基于模式切换单圈变压器的四频带宽调谐压控振荡器。
技术介绍
1、随着无线和有线通信技术的发展，通信频率正往毫米波频段推进。为满足现代通信系统同时覆盖多个通信协议的需要，要求压控振荡器(vco)在保持低相位噪声的同时实现宽频率调谐范围。
2、对于lc-vco，输出频率由自身的感值和容值决定，为了拓宽vco频率调谐范围，需自身感值或容值的变化范围较大。可变电容阵列能连续调节vco的输出频率，但它有以下局限：(1)在保证低相位噪声的条件下调谐范围有限；(2)电容的q值随频率的升高而降低，在高频模式下严重恶化vco的噪声性能。相比于调节电容，在高频时电感的q值较高，能在产生多个频带的同时获得较好的相位噪声性能。为调节vco感值，一种在单圈电感中新增电感线圈的方法被提出，内部线圈由于电磁感应产生反向磁场，降低感值产生新的频带，但这种方法会降低变压器的q值，恶化vco的相位噪声。另外一种基于模式切换变压器的粗调vco振荡频率的方法被提出，通过切换变压器同向或反向耦合拓宽频率调谐范围，但这种方法仅能切换两个频带，无法继续扩宽vco的调谐范围。另外通过切换工作内核的方式也可实现双频带的输出，每个内核拥有不同的感值，通过开关控制某个内核是否工作实现感值的切换，但这种方法增加频带数量有限，不同感值的电感面积差异较大，芯片面积较大。
3、为进一步扩宽vco输出频率范围，将多种调频方法集成在一个vco中，切换多种模式实现超宽调谐范围成为宽调谐vco的发展方向。由此一种基于两圈变压器模式切换的宽调谐
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点同时进一步拓宽vco的频率调谐范围，提供了一种基于模式切换单圈变压器的四频带宽调谐压控振荡器。设计单圈变压器实现四个频带信号输出，进一步拓宽单圈宽调谐vco的调频范围至98.6％，同时在超宽频带内保持低相位噪声水平。
2、本专利技术通过以下技术方案实现：
3、一种基于模式切换单圈变压器的四频带宽调谐压控振荡器，包括第一谐振腔、第二谐振腔、第三谐振腔、模式切换开关阵列和模式切换变压器；
4、所述模式切换开关阵列用于控制第一谐振腔和第三谐振腔中的电感为同向耦合或反向耦合，所述模式切换变压器用于改变第一谐振腔、第二谐振腔和第三谐振腔的感值；
5、当第一谐振腔和第三谐振腔不工作，第二谐振腔和模式切换变压器同时工作时，振荡器为第一频带工作模式；当第二谐振腔和模式切换变压器不工作，第一谐振腔和第三谐振腔中的电感为同向耦合时，振荡器为第二频带工作模式；当当第二谐振腔和模式切换变压器不工作，第一谐振腔和第三谐振腔中的电感为反向耦合时，振荡器为第四频带工作模式；当第二谐振腔不工作，第一谐振腔和第三谐振腔中的电感为同向耦合且模式切换变压器工作时，振荡器为第三频带工作模式；
6、其中，第一频带、第二频带、第三频带和第四频带的频率依次增高。
7、优选的，第一谐振腔包括第一漏端电感l1、第二漏端电感l2、第一可变电容cv1、第二可变电容cv2、第一频率调节电压输入端vc1、第一输出端vout1和第二输出端vout2；第二谐振腔包括第三可变电容cv3、第四可变电容cv4、第二频率调节电压输入端vc2、第二输出端vout2和第三输出端vout3；第三谐振腔包括第三漏端电感l3、第四漏端电感l4、第五可变电容cv5、第六可变电容cv6、第三频率调节电压输入端vc3、第三输出端vout3和第四输出端vout4；
8、第一漏端电感l1一端与第一可变电容cv1一端和第一输出端vout1相连接，第二漏端电感l2一端与第二可变电容cv2一端和第二输出端vout2相连接，第一漏端电感l1另一端与第二漏端电感l2另一端相连接，第一可变电容cv1另一端与第二可变电容cv2另一端均与第一频率调节电压输入端vc1相连接；
9、第三可变电容cv3一端与第二输出端vout2相连接，第四可变电容cv4与第三输出端vout3相连接，第三可变电容cv3另一端与第四可变电容cv4另一端均与第二频率调节电压输入端vc2相连接；
10、第三漏端电感l3一端与第五可变电容cv5一端和第三输出端vout3相连接，第四漏端电感l4一端与第六可变电容cv6一端和第四输出端vout4相连接；第三漏端电感l3另一端与第四漏端电感l4另一端相连接，第五可变电容cv5另一端和第六可变电容cv6另一端均与第三频率调节电压输入端vc3相连接。
11、进一步的，还包括第一自偏置负阻放大器；所述第一自偏置负阻放大器包括第一pmos管m1、第二pmos管m2、第三pmos管m3、第四nmos管m4、第五nmos管m5、第六nmos管m6、第一控制电压输入端vb1和第一反向控制电压输入端vb1n；
12、第一pmos管m1的栅极与第一反向控制电压输入端vb1n相连接，第一pmos管m1的漏极与第二pmos管m2的源极和第三pmos管m3的源极相连接，第一pmos管m1的源极与电源电压vdd相连接；第二pmos管m2的栅极与第二输出端vout2、第三pmos管m3的漏极、第四nmos管m4的栅极以及第五nmos管m5的漏极相连接，第二pmos管m2的漏极与第一输出端vout1、第三pmos管m3的栅极、第四nmos管m4的漏极以及第五nmos管m5的栅极相连接；第四nmos管m4的源极与第六nmos管m6的漏极以及第五nmos管m5的源极相连接。
13、进一步的，还包括第二自偏置负阻放大器；所述第二自偏置负阻放大器包括第七pmos管m7、第八pmos管m8、第九pmos管m9、第十nmos管m10、第十一nmos管m11、第十二nmos管m12和第二控制电压输入端vb2、第二反向控制电压输入端vb2n；
14、第七pmos管m7的栅极与第二负阻放大器反向控制电压输入端vb2n相连接，第七pmos管m7的漏极与第八pmos管m8的源极、第九pmos管m9的源极相连接，第七pmos管m7的源极与电源电压vdd相连接；第八pmos管m8的栅极与第三输出端vout3、第九pmos管m9的漏极、第十nmos管m10的栅极以及第十一nmos管m11的漏极相连接，第八pmos管m8的漏极与第二输出端vout2、第九pmos管m9的栅极、第十nmos管m10的漏极以及第十一nmos管m11的栅极相连接；第十nmos管m10的源极与第十二nmos管m12的漏极以及第十一nmos管m1本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于模式切换单圈变压器的四频带宽调谐压控振荡器，其特征在于，包括第一谐振腔、第二谐振腔、第三谐振腔、模式切换开关阵列和模式切换变压器；
2.根据权利要求1所述的基于模式切换单圈变压器的四频带宽调谐压控振荡器，其特征在于，第一谐振腔包括第一漏端电感L1、第二漏端电感L2、第一可变电容Cv1、第二可变电容Cv2、第一频率调节电压输入端VC1、第一输出端VOUT1和第二输出端VOUT2；第二谐振腔包括第三可变电容Cv3、第四可变电容Cv4、第二频率调节电压输入端VC2、第二输出端VOUT2和第三输出端VOUT3；第三谐振腔包括第三漏端电感L3、第四漏端电感L4、第五可变电容Cv5、第六可变电容Cv6、第三频率调节电压输入端VC3、第三输出端VOUT3和第四输出端VOUT4；
3.根据权利要求2所述的基于模式切换单圈变压器的四频带宽调谐压控振荡器，其特征在于，还包括第一自偏置负阻放大器；所述第一自偏置负阻放大器包括第一PMOS管M1、第二PMOS管M2、第三PMOS管M3、第四NMOS管M4、第五NMOS管M5、第六NMOS管M6、第一控制电压输入端VB1
4.根据权利要求2所述的基于模式切换单圈变压器的四频带宽调谐压控振荡器，其特征在于，还包括第二自偏置负阻放大器；所述第二自偏置负阻放大器包括第七PMOS管M7、第八PMOS管M8、第九PMOS管M9、第十NMOS管M10、第十一NMOS管M11、第十二NMOS管M12和第二控制电压输入端VB2、第二反向控制电压输入端VB2N；
5.根据权利要求2所述的基于模式切换单圈变压器的四频带宽调谐压控振荡器，其特征在于，还包括第三自偏置负阻放大器；所述第三自偏置负阻放大器包括第十三PMOS管M13、第十四PMOS管M14、第十五PMOS管M15、第十六NMOS管M16、第十七NMOS管M17、第十八NMOS管M18、第三控制电压输入端VB3和第三反向控制电压输入端VB3N；
6.根据权利要求2所述的基于模式切换单圈变压器的四频带宽调谐压控振荡器，其特征在于，所述模式切换开关阵列包括第十九NMOS管M19、第二十NMOS管M20、第二十一NMOS管M21、第二十二NMOS管M22、第一模式切换电压输入端VS1、第二模式切换电压输入端VS2、第三模式切换电压输入端VS3和第四模式切换电压输入端VS4；
7.根据权利要求2所述的基于模式切换单圈变压器的四频带宽调谐压控振荡器，其特征在于，所述的模式切换变压器包括第二十三NMOS管M23、第五电感L5、第六电感L6、第七电感L7、第八电感L8、第一电阻R1、第二电阻R2、第一变压器模式切换电压输入端VE、第一变压器模式切换反向电压输入端VEN；
8.根据权利要求2所述的基于模式切换单圈变压器的四频带宽调谐压控振荡器，其特征在于，第一漏端电感L1分别与第五电感L5和第三漏端电感L3同向耦合；第二漏端电感L2分别与第五电感L5和第四漏端电感L4同向耦合；第三漏端电感L3与第六电感L6同向耦合；第四漏端电感L4与第六电感L6同向耦合；第五电感L5与第七电感L7同向耦合；第六电感L6与第八电感L8同向耦合。
...【技术特征摘要】
1.一种基于模式切换单圈变压器的四频带宽调谐压控振荡器，其特征在于，包括第一谐振腔、第二谐振腔、第三谐振腔、模式切换开关阵列和模式切换变压器；
2.根据权利要求1所述的基于模式切换单圈变压器的四频带宽调谐压控振荡器，其特征在于，第一谐振腔包括第一漏端电感l1、第二漏端电感l2、第一可变电容cv1、第二可变电容cv2、第一频率调节电压输入端vc1、第一输出端vout1和第二输出端vout2；第二谐振腔包括第三可变电容cv3、第四可变电容cv4、第二频率调节电压输入端vc2、第二输出端vout2和第三输出端vout3；第三谐振腔包括第三漏端电感l3、第四漏端电感l4、第五可变电容cv5、第六可变电容cv6、第三频率调节电压输入端vc3、第三输出端vout3和第四输出端vout4；
3.根据权利要求2所述的基于模式切换单圈变压器的四频带宽调谐压控振荡器，其特征在于，还包括第一自偏置负阻放大器；所述第一自偏置负阻放大器包括第一pmos管m1、第二pmos管m2、第三pmos管m3、第四nmos管m4、第五nmos管m5、第六nmos管m6、第一控制电压输入端vb1和第一反向控制电压输入端vb1n；
4.根据权利要求2所述的基于模式切换单圈变压器的四频带宽调谐压控振荡器，其特征在于，还包括第二自偏置负阻放大器；所述第二自偏置负阻放大器包括第七pmos管m7、第八pmos管m8、第九pmos管m9、第十nmos管m10、第十一nmos管m11、第十二nmos管m12和第二控制电压输入端vb2、第二反向控制电压输入端vb2n；
【专利技术属性】
技术研发人员：吕肖磊，樊超，
申请(专利权)人：西安翰源辰芯半导体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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