[发明专利]一种基于栅源变压器反馈的电流复用压控振荡器

说明书

本发明属于通信技术领域，涉及电流复用压控振荡器，具体为一种基于栅源变压器反馈的电流复用压控振荡器，用以解决传统压控振荡器在高频段时的相位噪声差，以及传统自混频振荡器芯片占用面积大、功耗高等问题。本发明包括：栅源变压器反馈的压控振荡器、混频器及隔直电容；其中，栅源变压器反馈的压控振荡器降低了对电源电压的需求，在低电压时仍能持高性能的工作状态，降低了功耗；并且，将栅源变压器反馈的压控振荡器的偶次谐波电流与单平衡混频器进行电流复用，降低了损耗，提高了电流的利用率，显著减少了芯片占用面积。

技术领域

本发明属于通信技术领域，涉及电流复用压控振荡器，具体为一种基于栅源变压器反馈的电流复用压控振荡器。

背景技术

随着物联网以及无线通信技术的迅速发展，人们对射频收发系统提出了更高频率、更小尺寸、更低功耗、更高可靠性等一系列要求，作为射频收发模块中的核心之一，压控振荡器(Voltage-Controlled Oscillator，VCO)的性能直接影响到信号发射和接收的准确性，所以VCO面临着极大的需求和挑战。随着设计频率的升高，无源器件的品质因数(Q值)会降低，从而导致VCO的输出相位噪声性能变差。

为了解决这种问题，一种传统的自混频振荡器被研究者提出，其电路原理图如图6所示，其中，晶体管M₁、M₂和电感L₁以及可变电容C_var构成压控振荡器，通过改变可变电容C_var可以改变谐振频率，假设振荡频率为基波信号f₀，尾电感L₃与电容C₁以及晶体管M₁、M₂共源结点的寄生电容形成并联谐振，谐振频率为二次谐波信号2f₀；二次谐波信号2f₀通过变压器L₃、L₄传输到混频器M₃、M₄的源极，与传输到混频器M₃、M₄的栅极的基波f₀混频，电感L₂和电容C₄构成谐振频率为3f₀的谐振腔，得到三次谐波；另外，C₂和C₃为隔直电容，R₁和R₂为偏置电阻，晶体管M₅、M₆提供有源负阻，提高Q值。该传统自混频振荡器的技术原理是，首先通过VCO产生一个基波信号，其次用电感和电容并联谐振构成的谐振腔得到偶次谐波，最后再将偶次谐波与基波送入混频器，经过滤波，得到三次谐波；这种传统自混频振荡器原理结构由VCO、用于二次谐波提取的尾电感和电容并联谐振腔、有源混频器三部分组成，结构复杂、占用芯片面积大；并且，结构的VCO和混频器需要分别供电且对供电电压有一定的要求，功耗比较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于栅源变压器反馈的电流复用压控振荡器，用以解决传统压控振荡器在高频段时的相位噪声差，以及传统自混频振荡器芯片占用面积大、功耗高等问题。本发明采用了栅源变压器反馈的压控振荡器，降低了对供电电压的需要，在低压情况下，仍能够保持高性能的工作状态；并且，采用VCO与单平衡混频器叠加串联的结构，实现了电流复用，提高电流的利用率，进一步降低功耗，结构比传统自混频振荡器结构简单，显著减少芯片占用面积。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于栅源变压器反馈的电流复用压控振荡器，包括：栅源变压器反馈的压控振荡器、混频器及隔直电容；其特征在于，