[发明专利]频率合成器

说明书

技术领域

本发明是关于一种频率合成器(frequency synthesizer)，特别是关于具有谐波锁相以及锁频(harmonic locked phase/frequency)检测器的频率合成器。 

背景技术

电子系统中的频率合成器是用于从单一固定时间基准(fixed timebase)或振荡器中产生任何范围的频率。很多现代的电子装置，包括：无线电接收机，移动电话，手提式步话机(walkie-talkies)，无线电收发机(CB radio)，卫星接收机，全球定位系统等，都具有频率合成器。因为57-64千兆赫兹(GHz)的毫米波段被通告可用于通常的非授权的使用，频率合成器可以对用于短距离室内通信的千兆数据率(giga-data-rate)无线传输起促进作用。对于数千兆字节每秒(Gb/s)的无线收发器来说，超高速频率合成器起到了非常重要的作用。 

基于频率合成器的锁相环是设计者常用的一种结构。锁相环比较两个信号的频率，并且产生误差信号(error signal)，误差信号与输入频率之间的差值成比例。误差信号用于驱动压控振荡器(voltage controlled oscillator)，压控振荡器产生输出频率。输出频率通过分频器反馈到系统的输入端，产生一个负反馈回路。如果输出频率偏移，则误差信号会增加，驱动相反方向的频率以减少误差。因此输出被锁定在其它输入的频率上。此输入被称为参考，具有非常稳定的频率，且来自于晶体振荡器。 

同时，众所周知，由于较薄的栅极氧化物厚度以及较短的通道长度，现代增强型互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor，CMOS)技术中的主动装置会受到栅极漏电流以及通道长度调制效应的影响，其会导致在超高频压控振荡器设计中的某些负面效应。首先，为了获得用于压控振荡器的宽调节范围，通常会使用较大的可变电容。然而，寄生电容限制了振荡频率。并且会导致栅极漏电流降低相噪声性能。其次，因为具有短通道长度的交叉耦接装置可以提供有限的输出电阻，来自电感电容槽(LC tank，以下简称为LC槽)的等效品质因素降低。这也会导致相噪声性能的降低，甚至会导致压控振荡器故障。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供了一种频率合成器。 

本发明提供了一种频率合成器，包含：谐波锁相以及锁频检测器，接收参考信号以及分割信号，用于减少突波以及减少稳定时间；低通滤波器，耦接于谐波锁相以及锁频检测器；压控振荡器，耦接于低通滤波器并提供输出信号；以及分频器，耦接于压控振荡器以及谐波锁相以及锁频检测器之间，用于将输出信号分频以产生所述的分割信号；其中，分割信号的频率为参考信号的一谐波频率。 

本发明另提供了一种频率合成器，包含：谐波锁相以及锁频检测器，用于接收参考信号以及分割信号；低通滤波器，耦接于谐波锁相以及锁频检测器；压控振荡器，耦接于低通滤波器，并提供输出信号；以及分频器，耦接于压控振荡器以及谐波锁相以及锁频检测器之间，用于将输出信号分频。其中，压控振荡器包含：一对金属氧化物半导体晶体管，其中，此对金属氧化物半导体晶体管中的每一个金属氧化物半导体晶体管具有耦接于地的源极，以及交叉耦接于此对金属氧化物半导体晶体管中另一金属氧化物半导体晶体管的漏极的栅极；以及分布式电感电容槽，耦接于此对金属氧化物半导体晶体管的漏极之间，分布式电感电容槽包含：一对分布式电感，耦接于供应电压以及此对金属氧化物半导体晶体管的此对漏极之间；以及一对分布式电容，耦接于此对分布式电感以及地之间。