[发明专利]电压控制振荡器的对称噪声滤波技术

说明书

技术领域

本发明涉及压控振荡器芯片的制造技术，具体地说是一种用于电压控制振荡器(VCO)的对称噪声滤波技术。

背景技术

单片集成的射频收发器是当前研究的重点，而高谱纯度、低相位噪声的压控振荡器研究是其中难点之一，原因是缺乏高品质的片上无源器件和对噪声的机理缺乏本质的认识。传统的噪声分析都是基于Leeson噪声公式，而Leeson公式源于振荡器的在周期稳态状态下的线形模型，它是一个缺乏理论证明的经验表达式，而实际上振荡器是在大信号状态下工作且非线形明显，因此在压控振荡器设计中Leeson公式还需要进一步完善。

1、电感电容振荡器相位噪声

图1是一种基于尾电流偏置的N/PMOS互补型差分振荡器，(a)是电路结构，(b)是其等效电路模型。互补差分对管M1、M2和M3、M4产生“负阻抗”抵消谐振网络等效电阻而形成振荡。Real et al把振荡器噪声源分为三部分：谐振网络噪声，互补差分对管噪声及尾电流源噪声。压控振荡器的噪声可表示为：

Ltotal(ωm)=8FkTRV02(ω02Qωm)---(1)]]>

其中

F=(1+4γIRπV0+49γgmR)---(2)]]>

式中I为偏置电流，γ为差分对管的沟道噪声系数，R为谐振网络等效电阻，V₀为振荡器幅度，g_m为尾电流管M0的跨导。k为波尔兹曼常数，T为绝对温度，ω₀为载波频率，ω_m为频偏。F定义为振荡器噪声系数，式中三项分别表示谐振网络，互补差分对管(MOS)及尾电流源的噪声系数。

Real et al分析了电感电容压控振荡器中的噪声，不足之处是没有提出噪声抑制方法。Hegazi分析了(2)中三种噪声的组成，指出尾电流源所贡献的噪声占75％左右。因此降低尾电流噪声成为降低整个系统相位噪声的关键。并且最重要的是二次谐波噪声。

Hegazi et al依据阻塞二次谐波来降低尾电流源的噪声的原理，提出图2所示电路，阻止在频率为2ω₀处尾电流源噪声和差分对管M1和M2进行混频，抑制其产生位于载波处的相位噪声。该电路在实际设计中取到一定的降低尾电流源噪声效果。

2对称噪声滤波技术