[发明专利]宽带RF伪正弦信号发生器

说明书

技术领域

本发明涉及信号发生装置领域，更确切地说，涉及用来输出伪正弦信号的领域。

这里“伪正弦信号”意味着具有正弦或准正弦波形的信号。

背景技术

如所属领域的技术人员所知，尤其在集成电路领域中，对“尽量纯”的(连续的)正弦波或正弦信号的需求是越来越多。例如，正弦信号被用于对射频(RF)滤波器的中心频率、用于镜频抑制的全复频混频器、或放大器增益进行校准，或者用于执行如内建自测试(BIST)之类的测试。更常见地，只要一个装置或电路的传递函数需要测试，或者必须检查或测试一个功能时，就可以使用伪正弦信号发生器。

大多数的发生器使用输入方波信号来生成伪正弦信号。当需要在一个大频率范围内(典型地从几MHz到几GHz)生成伪正弦信号(或波)时，通常分两步生成方波输入信号：具有片上压控振荡器(VCO)的频率合成器生成较高频率(几GHz)的信号，然后由高频分频器在PLL的反馈回路内将这些信号分开。生成的方波信号通常具有0.5的占空因数，而且具有丰富的谐波。因此滤除它们的谐波是必要的。

对于谐波滤波，可以使用包含结合来实现Butterworth或Chebychev型结构的OTA(运算跨导放大器)的高阶滤波器。这些滤波器具有固定截止频率，为了转换必须和无源元件结合。因此它们不适合用于高频。

也可以使用具有由可变电流(gm/C)调节的并结合来实现Butterworth或Chebychev型结构的跨导器的高阶滤波器。这些滤波器可以用在具有线性可变输入频率的发生器内，但是它们仅限于在几百MHz便用。

也可以使用采用由变容二极管或开关电容器调节的LC滤波器。但是其工作频率范围的宽度依赖于所用的外部元件(变容二极管或开关电容器)的数量。因此使用这些滤波器的发生器可能既体积庞大又结构复杂。

也可以使用简单的具有与其电阻器和/或电容器耦接的许多开关的RC一阶滤波器。但是这些滤波器滤波差，而且体积庞大(因为所需开关的数量)，并且在输出端需要振幅调节。

也可以把一个PLL(锁相环)锁定到一个RC宽带振荡器上，并且可以调节振荡器的振幅使它的输出是一个准正弦波(或信号)。但是，当工作频率范围需要是可调节的时，使用附加的PLL和几个RC振荡器是必要的，这样就使发生器既体积庞大又结构复杂。

发明内容

本发明的目的是改进所述情形，更确切地是提供一种宽带RF伪正弦信号发生器，即，计划用于在大频率范围内(典型地从几MHz到几GHz)传递RF伪正弦信号的一种伪正弦信号发生器。

为了这个目的，本发明提供了一种伪正弦信号发生设备，其至少包含：

-差分可调积分装置，用于由输入的差分方波信号生成具有选定的恒定输出振幅的差分三角波信号，和

-差分处理装置，用于当差分三角波信号的振幅等于选定的恒定振幅时，为了至少抑制其三次谐波而把选定的传递函数施加给差分三角波信号，并且随后输出具有准恒定振幅的伪正弦信号。

依据本发明的设备可以包括分离考虑的或结合考虑的附加特征，并且特别是：

-它可以进一步包含振幅检测装置，用于把差分三角波信号的输出振幅与选定的恒定振幅进行比较，目的是传递一个代表这两个振幅间差值的控制信号；并且依赖此控制信号，用该设备的可调积分装置来调节该设备输出的差分三角波信号的输出振幅，使所述输出振幅等于所选定的恒定振幅；

-它可以进一步包含与所述可调积分装置耦接的附加谐波抑制装置，在所述可调积分装置向所述处理装置馈送所述可调积分装置输出的差分三角波信号之前，所述附加谐波抑制装置抑制由所述可调积分装置输出的差分三角波信号的二次谐波；

-它的附加谐波抑制装置可以包含用于调节差分三角波信号共模的调节回路和用于消除差分三角波信号可能的偏移的消除回路；

-它的处理装置可以是一个具有与tanh(V_in/2V_t)成正比的传递函数V_out的双极差分放大器，其中V_t＝kT/q，k是玻耳兹曼常数、T是单位为开尔文的绝对温度并且q是电子电荷。在这种情况下，所选定的恒定振幅等于α*V_t，其中α是一个常数，例如介于3和4之间，并且优选地等于3.3；