[发明专利]用于倍频器的系统和方法

说明书

技术领域

本发明大体上涉及半导体电路和方法，并且尤其涉及用于倍频器的系统和方法。

背景技术

由于像硅锗（SiGe）的低成本的半导体技术以及精细几何互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺的快速进步，在过去几年中，在毫米波频范围中的应用已经得到显著的关注。高速双极和MOS晶体管的可用性已经产生更多的对在60GHz、77GHz、和80GHz以及超过100GHz的毫米波应用的集成电路的需要。这些应用包括例如自动雷达和多千兆位通信系统。

随着RF系统的工作频率继续增加，在这些高频率下的信号的生成提出主要的挑战。在高频下工作的振荡器在一些系统中可能遭受差的相噪声性能和低输出功率。此外，在这样的高频下用于锁相环（PLL）中的分频器可能消耗大量功率。

应对生成高频信号的挑战的一种方式是通过使用倍频器。例如，与倍频器结合的电压控制振荡器（VCO）可以被用于生成高频信号。通过使VCO在输出频率的一半下工作，使得系统能够生成高频信号，与被配置为在全输出频率下工作的VCO相比，该高频信号具有更好的相位噪声和更高的输出功率。然而，在毫米波频率下的频率倍增器的设计提出其自己的一组设计挑战，包括提供高输出功率的能力和摒弃基本输入频率的能力。

发明内容

按照实施例，倍频电路包括被耦合到倍频电路的输入端口的差分晶体管对、具有耦合到差分晶体管对的输出的输入的第一差分共源共栅级、耦合在差分晶体管对的输出和第一差分共源共栅级的输入之合的多个第一阻抗元件和耦合在第一差分共源共栅级和倍频电路的输出端口之间的输出组合网络。

附图说明

为了更完全的理解本发明及其优点，现在结合附图参考下列描述，其中：

图1说明了一般的倍频器的方框图；

图2a-2b说明了实施例倍频器电路的示意图；

图3说明了实施例LO缓冲器电路的示意图；

图4a-e说明了实施例倍频器的性能比较图；

图5说明了实施例方法的方框图；和

图6说明了倍频器的共源共栅级的另外的实施例。

除非另外指示，不同图中的相应数字和符号大体指代相应零件。附图被画出以清楚说明优选实施例的相关方面，并且不必按比例绘制。为了更清楚地说明某些实施例，指示相同结构、材料或过程步骤的变型的字母可以跟着附图号改变。

具体实施方式

下面详细讨论本优选方案的制造和使用。然而，应该理解，本发明提供了许多适合的发明概念，这些概念能够在各种具体背景中实现。所讨论的具体实施例仅仅说明制造和使用本发明的具体方式，而不限制本发明的保护范围。

本发明将参考在具体背景（即倍频电路）中的优选实施例描述。然而，本发明也可以被应用于针对高频RF通信系统的其他类型的电路、系统和方法。

通过将差分输入对经由传输线元件与共源共栅级耦合以便提供峰值，并且将共源共栅级的输出与谐波滤波器耦合，本发明的实施例实施了倍频电路。该共源共栅结构可以用于获得高转换增益和输出功率，并且在差分输入对和共源共栅级之间使用传输线元件则提高了在输入频率的第二谐波处的输出功率和增益。该输出滤波器可以被形成作为共振网络，以增强在第二谐波处的输出功率，并且其提供了对基本输入信号的强烈摒弃。

实施例倍频电路可以在各种背景中使用。例如，实施例倍频器可以在RF信号发生器的发射器内部被用作与电压控制振荡器（VCO）结合的本地振荡器（LO）信号源，或者作为外部信号源。实施例倍频电路也可以在RF收发器电路的实施中使用。例如，倍频器可以用作用于发射器的LO信号源，以及用作用于接收器中的混合器的LO源和/或外部信号源。