一种振荡周期内可变电容基本恒定的LC振荡器制造技术

本发明专利技术公开一种振荡周期内可变电容基本恒定的LC振荡器，它包括由电感L和自适应补偿可变电容器组成的谐振网络，以及互补交叉耦合负阻放大器和偏置电流源组成，可变电容器为自适应补偿的可变电容器AC-Varactor。通过对AC-Varactor可变电容的动态补偿，消除由于输出波形幅度变化引起的可变电容值变化，消除幅度变化引起的频率调制，使因幅度噪声导致振荡器相位噪声性能的恶化最小化。本发明专利技术的LC振荡器克服了传统的LC振荡器，在一个振荡周期内，可变电容值随两端电压的变化而使振荡频率改变，由AM-FM过程而导致振荡器相位噪声性能下降的缺陷，在一种振荡周期内可变电容基本恒定的LC振荡器，具有良好的相位噪声性能，可广泛应用于无线通信系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无线通信领域，涉及低相位噪声、高性能的压控振荡器，尤其涉及ー种振荡周期内可变电容基本恒定的LC振荡器，可广泛应用于无线通信系统。
技术介绍
LC振荡器是无线通信系统中的关键部件之一，LC振荡器以高精度、低相位噪声的晶振频率为參考频率，通过频率合成器的反馈和运算，使其工作频率在某个倍数的參考频率上，并输出高频率稳定度、高频谱纯度的本地振荡信号。本振信号送至混频器进行混频，在接收机中，下混频至低中频或直接变频；在发射机中，将输入信号上变频至所需的高频，再经过功率放大器发射出去。振荡器有很多种类型,但能输出高频率、低相位噪声的只有LC振荡器。LC振荡器又有电感三点式的(Hartley)结构，电容三点式的(Colpitts)结构和负阻LC振荡器。LC振荡器的振荡频率由电感L和电容C决定，而频率调谐则通过调节可变电容(Varactor)两端的电压来调节可变电容值来实现。调节可变电容(Varactor)两端的振荡器控制电压对频率的调节，可用电压转换频率増益Kvro表示，单位为MHz/V。因此，LC振荡器既是ー个输出高频率、大信号的模块，也是ー个超敏感模块，控制电压的轻微变化、可变电容两端电压的变化、以及电源电压的抖动和电源地由于噪声的反弹，都会通过Kra转换为频率的变化，造成频率的漂移，这种现象称之为幅度噪声转换为频率调制噪声(AM-FM)。传统的LC振荡器，在一个振荡周期内，加在可变电容两端的电压会随着输出波形的变化而出现从零到电源电压的变化过程，而加在可变电容两端电压的变化会转化为可变电容电容值的变化，从而出现振荡频率的改变即幅度噪声转换为频率调制噪声(AM-FM)过程，存在振荡器相位噪声性能下降的严重缺陷。已有技术的申请号CN03822181.0名称为“LC振荡器”的中国专利技术专利，虽然也可以输出高频率、相对低ー些的相位噪声的波形，但存在幅度噪声转换为频率调制噪声(AM-FM)较大的缺陷。上述技术方案，因频率调制噪声引起频率的轻微漂移，造成输出频谱产生旁辫，最终导致相位噪声性能恶化，频谱纯度变差。而在已有技术传统的几种LC振荡器结构中，由于可变电容跨接在振荡器的两个差分输出端，差分输出的正弦信号其幅度是随输出频率呈正弦变化，其变化的最大值可为电源电压。这意味着可变电容在每个振荡周期内，尽管振荡器的控制电压(Vctrl)不变，可变电容两端的电压最大会出现电源电压的变化。因此，即便振荡器采用稳压器输出的电源，控制电压采用滤波器滤除噪声，采用多重隔离环来隔离电源地上噪声的反弹，还会存在幅度噪声转换为频率调制噪声个问题，使振荡器的相位噪声性能极大的下降。
技术实现思路
本专利技术的目的是消除LC振荡器输出波形周期幅度变化引起的幅度噪声转换为频率调制噪声(AM-FM)的问题。提供了一种振荡周期内可变电容基本恒定的LC振荡器，采用可变电容(AC-Varactor),通过自适应补偿使振荡器输出波形幅度按输出正弦周期变化时，电容基本不变，实现AM-FM最小化。本专利技术的目的是通过以下的技术方案来实现。—种振荡周期内可变电容基本恒定的LC振荡器，包括由电感L和自适应补偿可变电容AC-Varactor组成的谐振网络，以及互补交叉耦合负阻放大器和偏置电流源；其中谐振网络电感L和自适应补偿可变电容AC-Varactor的并联连接点为谐振网络的两个连接臂，自适应补偿可变电容AC-Varactor带控制端Vctrl ;谐振网络用于消除输出波形对可变电容的幅度调制；互补交叉耦合负阻放大器的两个差分输出端VP和VN，对应连接多端谐振网络的两个连接臂，互补交叉耦合负阻放大器的偏置端VT连接偏置电流源；偏置电流源为电流镜结构电流源，用于为互补交叉耦合负阻放大器提供偏置电流。所述的LC振荡器，其在于所述谐振网络为ニ端谐振网络，其两个连接臂对应连接互补交叉稱合负阻放大器的两个差分输出端VP和VN,自适应补偿可变电容AC-Varactor的控制端连接控制电压VctrI。控制电压由片外的频率合成器提供，频率合成器的环路滤波器滤除高频噪声并转换为电压信号，用于调节LC振荡器的输出频率。 所述的LC振荡器，其在于所述自适应补偿可变电容AC-Varactor由第一两端可变电容电路、四端可变电容电路和第二两端可变电容电路组成，第一两端可变电容电路串接在四端可变电容电路的ー个输出臂和LC调谐回路ー个差分输出VP端之间，第二两端可变电容电路串接在四端可变电容电路的另ー输出臂和LC调谐回路一差分输出VN端之间；其中所述第一两端可变电容电路由并联连接的第I可变电容和第2可变电容组成，每个并联接点的第I可变电容和第2可变电容的极性相反；第一两端可变电容电路的ー个并接点连接VP端，另ー个并接点连接四端可变电容电路的一个臂端；所述第二两端可变电容电路由并联连接的第5可变电容和第6可变电容组成，每个并联接点的第5可变电容和第6可变电容的极性相反；第二两端可变电容电路的ー个并接点连接VN端，另ー个并接点连接四端可变电容电路的另ー个臂端；所述四端可变电容电路由串联连接的第3可变电容和第4可变电容，串联连接的第I电阻和第2电阻，以及第3电阻组成；串联连接的第3可变电容和第4可变电容的两个正极性端各对应连接串联连接第I电阻和第2电阻的一端，第3电阻的一端连接第3可变电容和第4可变电容的负极性串联连接端，第3电阻的另一端连接偏置电压Vbi，偏置电压Vbi来自片内偏置电流源；第I电阻和第2电阻的串联连接点接控制电压Vctrl ;第3可变电容和第I电阻的并接点连接第一可变电容电路的另ー个并接点，第4可变电容和第2电阻的并接点连接第二可变电容电路的另ー个并接点。所述的LC振荡器，其在于所述自适应补偿可变电容AC-Varactor的可变电容为PN结或MOS管电容，或者累积型电容。所述的LC振荡器，其还在于所述自适应补偿可变电容AC-Varactor由第一两端可变电容电路、五端可变电容电路和第二两端可变电容电路组成；第一两端可变电容电路串接在五端可变电容电路的ー个输出臂和LC调谐回路ー个差分输出VP端之间；第二两端可变电容电路并接在五端可变电容电路的另ー输出臂上，和LC调谐回路一差分输出VN端直接相连；其中所述第一两端可变电容电路由并联连接的第I可变电容和第2可变电容组成，每个并联接点的第I可变电容和第2可变电容的极性相反；第一两端可变电容电路的ー个并接点连接VP端，另ー个并接点连接五端可变电容电路的ー个a臂端；所述第二两端可变电容电路由并联连接的第5可变电容和第6可变电容组成，每个并联接点的第5可变电容和第6可变电容的极性相反；第二两端可变电容电路的ー个并接点连接五端可变电容电路的ー个b臂端并连接VN端，另ー个并接点连接五端可变电容电路的另一个d臂端；所述五端可变电容电路由第3可变电容和第4可变电容，串联连接的第I电阻和第2电阻组成；五端可变电容电路的a臂端连接第3可变电容的正极端和第I电阻的一端，a臂端连接第一两端可变电容电路的第I可变电容和第2可变电容的一个并接端；五端可变电容电路的b臂端连接低3可变电容的负极端，b臂端连接第二两端可变电容电路的第5可变电容和第6可变电容的一个并接端，并连接VN端；五端可变电容电路的c臂端连接第4可变电容的负极端，c臂端连接VP端；五端可变本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种振荡周期内可变电容基本恒定的LC振荡器，包括由电感L和自适应补偿可变电容AC?Varactor组成的谐振网络，以及互补交叉耦合负阻放大器和偏置电流源；其中谐振网络电感L和自适应补偿可变电容AC?Varactor的并联连接点为谐振网络的两个连接臂，自适应补偿可变电容AC?Varactor带控制端Vctrl；谐振网络用于消除输出波形对可变电容的幅度调制；互补交叉耦合负阻放大器的两个差分输出端VP和VN，对应连接谐振网络的两个连接臂，互补交叉耦合负阻放大器的偏置端VT连接偏置电流源；?偏置电流源为电流镜结构电流源，用于为互补交叉耦合负阻放大器提供偏置电流和电源噪声抑制。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：尹喜珍，金玉花，马成炎，叶甜春，殷明，
申请(专利权)人：杭州中科微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：