[发明专利]一种X波段低功耗宽带电感电容型压控振荡器及控制方法

说明书

本发明涉及一种X波段低功耗宽带电感电容型压控振荡器，包括差分电感电容型压控振荡器、差分输出缓冲器、以及二进制权重的4比特位可变电容阵列，其中，差分电感电容型压控振荡器用于提供振荡信号，可变电容阵列用于调节振荡频率，差分输出缓冲器用于改善输出电压摆幅、以及匹配片外预设大小欧姆电阻；方案采用多路径堆叠电感技术，使得相同占用面积下所集成电感的电感值大幅度得到提升，同时其品质因数无明显恶化，并设计相应控制方法，使得所设计方案下的振荡器可工作在X波段上，输出9.21 GHz~12.5 GHz振荡信号，频率调节范围可达30.3%，1 MHz频偏处相位噪声可达‑112.5 dBc/Hz。

技术领域

本发明涉及一种X波段低功耗宽带电感电容型压控振荡器及控制方法，属于振荡器集成电路设计技术领域。

背景技术

近年来，随着无线通信系统和宽带接收机的快速发展，特别是手持无线设备的普及，射频前端芯片设计正朝着小型化、低成本、低功耗的方向发展。因为当前可用的低于6GHz的通信信道带宽已用于更频繁的应用场景，变得非常拥挤，因此现代收发器系统的工作带宽已被推向更高的频段(如X波段)，但是现有技术关于X波段的振荡器，还有很大的设计空间。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种X波段低功耗宽带电感电容型压控振荡器，采用多路径堆叠电感技术，使得相同占用面积下所集成电感的电感值大幅度得到提升，同时其品质因数无明显恶化，并采用可变电容阵列进一步提升集成电容的品质因数，从而降低振荡器输出频率的相位噪声。

本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种X波段低功耗宽带电感电容型压控振荡器，包括差分电感电容型压控振荡器、可变电容阵列、以及差分输出缓冲器；其中，差分电感电容型压控振荡器的第一输出端X₁分别与可变电容阵列的第一输入端X₂、差分输出缓冲器的第一输入端X₃连接；差分电感电容型压控振荡器的第二输出端Y₁分别与可变电容阵列的第二输入端Y₂、差分输出缓冲器的第二输入端Y₃连接；差分输出缓冲器的两个输出端V_ON、V_OP构成X波段低功耗宽带电感电容型压控振荡器的输出端；

差分电感电容型压控振荡器用于提供振荡信号，可变电容阵列用于调节振荡频率，差分输出缓冲器用于改善输出电压摆幅、以及匹配片外预设大小欧姆电阻。

作为本发明的一种优选技术方案：所述差分电感电容型压控振荡器包括鳍栅场效应管PM₁、鳍栅场效应管PM₂、鳍栅场效应管PM₃、滤波电容C_t、片上集成电感L_a、片上集成电感L_b；其中，鳍栅场效应管PM₃的栅极接入预设偏置电压V_bias，鳍栅场效应管PM₃的源极分别连接预设电源V_DD、以及滤波电容C_t的其中一端，鳍栅场效应管PM₃的漏极分别连接滤波电容C_t的另一端、鳍栅场效应管PM₁的源极、鳍栅场效应管PM₂的源极；鳍栅场效应管PM₁的漏极、鳍栅场效应管PM₂的栅极、片上集成电感L_a的其中一端三者相连，且该相连端构成差分电感电容型压控振荡器的第一输出端X₁；鳍栅场效应管PM₂的漏极、鳍栅场效应管PM₁的栅极、片上集成电感L_b的其中一端三者相连，且该相连端构成差分电感电容型压控振荡器的第二输出端Y₁；片上集成电感L_a的另一端与片上集成电感L_b的另一端相连接、并接地。