[实用新型]利用注入锁定环形振荡器产生正交本振信号的电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及射频集成电路领域，尤其涉及一种利用注入锁定环形振荡器产生正交本振信号的电路。

背景技术

随着通信技术的发展，采用正交上变频或者正交下变频来完成变频操作的收发机结构得到了越来越广泛地应用。这种收发机都需要提供正交的本地信号，这主要是由于正交变频技术可以有效避免无线接收机中的镜像抑制问题或无线发射机中的镜像带杂散问题。正交变频技术采用正交本振信号与射频（或中频）信号进行混频来实现变频操作。如何产生具有足够宽的调谐范围，同时具有低噪声性能的匹配（包括相位匹配和幅度匹配）正交本振信号，通常是这些无线收发机设计所面临的一个主要挑战。

目前，有多种技术可以产生正交本振信号，常用的技术有：采用RC-CR相移网络、polyphase（无源多相）滤波器、LC耦合正交振荡器、边沿触发的二分频器等。

在RC-CR相移网络中有两个支路，一个是高通网络，一个是低通网络，两者仅在一个频率（ω=1/(RC)）处，输出幅度是相等的，在其它的频率处，它们的幅度都不相同。因此这种产生正交信号的方法仅能在一个频率点上产生完全理想的正交信号（信号幅度相同、相差90°）。而且，随着温度和工艺的变化，RC积也会发生变化，导致能产生理想正交信号的频率点也会发生变化。

polyphase无源多相网络产生正交信号，具有很宽的带宽，而且对元件的不匹配相对来说不敏感，在实现正交信号功能中也得到了广泛地应用。但是无源多相方案适用于小的正弦信号，当输入为方波信号时，输出的正交信号非常不对称，为了使输出在相同的水平，则需要很大的功耗，同时还需要幅度限值。

LC耦合正交振荡器，此方案采用片上电感，而且数量不少，会增大元件所需的布置面积。

其中，采用边沿触发的二分频器产生正交本振信号的方法可以避免本振产生电路与发射支路的频率牵引效应。这种电路是由压控振荡器产生两倍本振频率的差分信号，送给两个不同的二分频器经分频操作，就可以产生所需要的正交本振信号。因此，在很多无线收发机中得到广泛的应用。但是此方案电路对输入信号的频率要求必须保持50%的占空比，其中任何的偏差都会引起输出相位噪声。

尤其在多通道的接收机中，会出现更丰富的频率，当需要的本振信号是VCO信号的奇数分频时，如果仍然需要采用二分频，则需要VCO的频率更高，带来的设计难度会更高。

实用新型内容

本实用新型针对VCO频率进行奇数分频后的频率实现正交本振，提出一种利用注入锁定环形振荡器产生正交本振信号的电路。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是提供一种利用注入锁定环形振荡器产生正交本振信号的电路，其包含：

分频器，其接收压控振荡器输出的信号进行奇数分频，并输出有一对非交叠信号PH1P和PH4P；

ILRO模块，其包含通过多级差分放大器级联反馈构成的环形振荡器；每一级差分放大器各自包含一对差分输入管、尾电流镜管和电阻电容负载；

其中，第一级差分放大器还包含BIAS注入模块，其设置的第一高通滤波器接收所述分频器输出的非交叠信号PH1P和PH4P作为注入信号，向与所述第一高通滤波器连接的第一级差分放大器的尾电流镜管的输入端输送，经所述ILRO模块的环形振荡器生成与所述注入信号相应的正交本振信号。

优选地，所述ILRO模块，包含级联的四级差分放大器；

每一级差分放大器中，差分输入管的栅极作为输入端；

差分输入管的漏极作为输出端，并与电阻电容负载连接；所述电阻电容负载，包含连接在差分输入管漏极之间的两个负载电容、将各自相应的差分输入管漏极分别接至电源VDD的两个负载电阻；

第一级差分输入管的输入端对应接收第四级差分输入管的输出端发送的信号，其他各级差分输入管的输入端对应接收前一级差分输入管输出端发送的信号；

每一级差分输入管的源极相连的节点，连接至同一级尾电流镜管的漏极相连的节点；每一级尾电流镜管的源极相连且接地；第二级、第三级和第四级中，各自的尾电流镜管的栅极相连；第一级尾电流镜管的栅极与BIAS注入模块连接；

第二级差分输入管的输出端发送的信号I和IN，以及第四级差分输入管的输出端发送的信号Q和QN，作为所述ILRO模块的正交本振信号输出。

优选地，第一级差分放大器中BIAS注入模块的第一高通滤波器，包含：

第一电阻及第二电阻，串联在尾电流镜管的栅极之间；

第一电容，接收分频器的信号PH1P，向与该第一电容相连接的其中一个尾电流镜管的栅极输送；