[发明专利]一种用于毫米波超宽带频率合成器

说明书

技术领域

本发明涉及微波通信设备技术领域，具体涉及一种用于毫米波超宽带频率合成器。

背景技术

    近年来，无线通信获得了巨大进步，研究开发了第三代移动通信、全球微波互联介入、无线局域网、超宽带等多种无线通信技术和实用系统。随着高速数据传输的需求不断增加，基于毫米波技术的宽带无线通信也已经逐步走入应用阶段。然而，毫米波技术给电路和系统的设计带来了新的挑战，尤其是频率合成器设计方面将面临超高频、超宽带等技术难题。此外，测试设备和软件无线电收发机等领域也亟需能够产生低频至毫米波频段的宽带频率合成器。

传统的超宽带频率合成器通常是使用多个组件和复杂的多路选择器来实现较宽的输出频率，这种实现方式导致设备的体积、重量和功耗都非常大。由于集成电路工艺的发展，传统用组件方式实现的频率合成器已可以被集成到单一的频率合成器芯片上，得到相同的功能和性能。目前仅有少数厂家可提供10GHz以下的超宽带频率合成器芯片，如： Hittite公司的HMC704（8 GHz小数频率合成器芯片）和ADI公司的ADF4108（8GHz整数频率合成器芯片），并且上述频率合成器芯片未能集成压控振荡器和环路滤波器。

现有的超宽带频率合成器芯片，通常是通过倍频来产生更高频率的载波，其中倍频所需要的基频则是由低频段的宽带锁相环产生。这种实现方式，一方面受到信号倍频的影响，导致输出载波的相位噪声与杂散性能恶化；另一方面受到低频锁相环的限制，使得电感和电容等无源器件都将会占据较大的芯片面积，导致芯片成本较高。 

为了解决现有技术中的上述不足，本发明提出了一种新的解决方案。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种用于毫米波超宽带频率合成器，该用于毫米波超宽带频率合成器改善相位噪声和杂散性能以及降低芯片面积和功耗。

为达到上述发明目的，本发明采取的技术方案是：提供一种用于毫米波超宽带频率合成器，其特征在于，该频率合成器包括14位参考分频器、鉴频鉴相器、电荷泵、环路滤波器、压控振荡器、除二分频器、19位脉冲吞吐式分频器、24位可编程∑-△调制器和8位可编程分频器；

所述14位参考分频器的输出端与鉴频鉴相器的输入端连接；所述鉴频鉴相器的输出端与电荷泵的输入端连接；所述电荷泵的输出端与环路滤波器的输入端连接；所述环路滤波器的输出端与压控振荡器的输入端连接；所述压控振荡器的输出端分别与除二分频器和8位可编程分频器的输入端连接；所述除二分频器的输出端与19位脉冲吞吐式分频器的输入端连接；所述19位脉冲吞吐式分频器的输出端分别与鉴频鉴相器和可编程∑-△调制器的输入端连接；所述可编程∑-△调制器的输出端与19位脉冲吞吐式分频器连接。

进一步地，所述压控振荡器包括第一压控振荡器、第二压控振荡器、第三压控振荡器、第四压控振荡器、第一缓冲级和第二缓冲级；所述第一压控振荡器、第二压控振荡器、第三压控振荡器和第四压控振荡器四个压控振荡器的四路电流信号相加后与第一缓冲级连接；所述第一缓冲级与第二缓冲级连接。

进一步地，所述除二分频器包括第一锁存器、第二锁存器、第一跨导放大器、第二跨导放大器、第一交叉耦合负载和第二交叉耦合负载；所述第一锁存器输出端正负极与第二锁存器输入端正负极连接，第一锁存器输入端正负极与第一跨导放大器的正负极连接；所述第二锁存器输出端正负极与第二跨导放大器正负极连接；所述第一交叉耦合负载和第二交叉耦合负载耦合后并联在第一跨导放大器和第二跨导放大器的输出端。

综上所述，本发明所提供的用于毫米波超宽带频率合成器具有如下优点：

1、该毫米波超宽带频率合成器直接产生20~40 GHz载波频率，其相位噪声和杂散性能优于倍频方式；

2、该毫米波超宽带频率合成器直接产生20~40 GHz载波频率，其压控振荡器中所采用的电感电容等无源元件都是工作在20~40 GHz的毫米波频段，因此相应的元件值非常小，导致整个频率合成器的核心面积仅有300μm×400μm大小。

附图说明

图1为用于毫米波超宽带频率合成器结构示意图；

图2为压控振荡器结构示意图；

图3为除二分频器结构示意图；

图4为锁存器电路结构图；

图5为跨导放大器电路结构图。