[发明专利]一种具有宽锁定范围的次谐波注入锁定压控振荡器

权利要求书

1.一种具有宽锁定范围的次谐波注入锁定压控振荡器，其特征在于包括：

（1）一个片上电感电容谐振器；

（2）一个由第一晶体管（M1）和第二晶体管（M2）交叉耦合连接而成的负阻产生器； 

（3）用来对振荡频率进行粗调谐的数字控制电容阵列(DCCA)； 

（4）用来对振荡频率进行细调谐的具有线性化特性的可变电容阵列（VA）；

（5）由第三晶体管（M3）和第四晶体管（M4）组成的注入对管；

（6）脉冲产生电路。

2.根据权利要求1所述的压控振荡器，其特征在于具体的连接关系如下：

第一晶体管（M1）的栅极和漏极分别接压控振荡器的输出端VP和VN，第二晶体管（M2）的栅极和漏极分别接压控振荡器的输出端VN和VP；第一晶体管（M1）和第二晶体管（M2）的源极共同接到第一电流镜I1的漏极；第三晶体管（M3）的漏极接压控振荡器的输出端VP，第四晶体管（M4）的漏极接压控振荡器的输出端VN，第四晶体管（M4）和第三晶体管（M3）的源极共同连接到第二电流镜I2的漏极；第一偏置电阻（RB1）的一端接直流电平VB，另一端接第四晶体管（M4）的栅极；第二偏置电阻（RB2）的一端接直流电平VB，另一端接第三晶体管（M3）的栅极；参考信号经过脉冲产生电路得到脉冲信号，先通过隔直电容CB，再输入到第四晶体管（M4）的栅极；用于对频率进行粗调谐的数字控制电容阵列（DCCA）的两端分别接压控振荡器的输出端VP和VN；具有线性化特性的可变电容阵列（VA）的两端分别接压控振荡器的输出端VP和VN。 

3.根据权利要求2所述的压控振荡器，其特征在于脉冲产生电路的输出通过注入对管注入到压控振荡器中；如果注入锁定能够发生，那么在锁定范围内压控振荡器（VCO）的相噪满足如下关系：                                                ，其中为注入信号的相噪，N为压控振荡器（VCO）输出信号和注入信号的频率的比值。

4.根据权利要求2所述的压控振荡器，其特征在于通过数字控制电容阵列实现较宽频率范围的覆盖，并通过数字控制字选择不同的调谐曲线。

5.根据权利要求2所述的压控振荡器，其特征在于数字控制电容阵列(DCCA)由三组偏置在不同电压下累积型MOS电容并联组成，用于提高调谐曲线的线性度，减少AM-FM调制和1/f噪声的上变频，增加调谐曲线的可用范围。

6.根据权利要求5所述的压控振荡器，其特征在于所述的数字控制电容阵列(DCCA)结构为：设MC1-MC4为偏置管，MC5-MC6为开关管，Cc1-Cc2为DCCA单元所控制的接入LC谐振腔的电容；其中，MC1和MC2的源极接电源，栅极连接在一起接控制电压，漏极分别接MC5的源极和漏极；MC3和MC4的源极接地，栅极连接在一起接控制电压，漏极分别接开关管MC5的源极和漏极；MC5和MC6的栅极接控制电压，MC5的源极和漏极分别同MC6的漏极和源极连接在一起；Cc1的一端接压控振荡器的输出VP，另一端接MC5的源极；Cc2的一端接压控振荡器的输出VN，另一端接MC5的漏极；

当控制电压为高电平时，MC5、MC6打开，MC3、MC4将开关管的源极和漏极偏置为低电平，进一步减小开关管的导通电阻，提高LC谐振腔的等效Q值；当控制电压为低电平时，MC5、MC6关断，MC、MC2将开关管的源极和漏极偏置为高电平，防止LC谐振腔Q值的恶化。  

7.根据权利要求2所述的压控振荡器，其特征在于通过采用单端注入的方式实现偶次次谐波注入。

8.根据权利要求2所述的压控振荡器，其特征在于脉冲产生电路采用两级级联的方式，在一个参考时钟周期内得到四个脉宽等于压控振荡器（VCO）输出信号半个周期的脉冲，用于增大注入信号目标谐波的幅度和锁定范围。

9.根据权利要求2所述的压控振荡器，其特征在于脉冲产生电路中的延迟单元采用电容并联的延迟结构，使延迟时间随着控制电压的升高而增加。