[发明专利]一种低相位噪声正交压控振荡器

说明书

技术领域

本发明属于射频无线发射机/接收机集成电路技术领域，具体为一种低相位噪声正交压控振荡器（Quadrature Voltage-Controlled Oscillator，QVCO）。

背景技术

近年来，无线通信市场的高速增长推动了高数据传输速度收发机（high data-rate transceiver）的发展，如直接变频结构（direct conversion）的收发机已经可以达到非常高的集成度。为了增加数据传输速度,避免信息的损失,一般选用两路成正交信号处理通道的收发机,这样一个准确的正交相位输出本振源就成为现代无线收发机中的关键模块，同时也是一个设计难点。目前，通常有三种方法来产生正交信号，一种是采用RC-CR多相滤波网络，这种方法的缺点是高功耗以及无源电阻电容器件的失配。第二种方法是两分频法，此方法主要的缺点是需要二倍的参考频率和一个二分频电路，因此将需要更多的功耗；第三种方法是采用电感电容正交压控振荡器（QVCO），此典型结构如图1。QVCO相比其他方法在高频段具有相位噪声小、正交特性好的优点，因此被广泛的应用。QVCO的相位噪声受输出振幅和CMOS的1/f 噪声影响。通常，LC-QVCO由一个尾电流源为其提供稳定的电流，尾电流源产生闪烁噪声，恶化了QVCO的相位噪声。QVCO的性能也受两个VCO耦合方式的影响。采用晶体管并联耦合方式，如图1所示，限制了振荡器的频率调谐范围、恶化相位噪声、影响振荡器振幅和谐振腔的品质因数。采用串联耦合方式会使振荡器工作过载，限制振荡器的工作频率和频率调谐范围。

 

发明内容

发明目的：针对上述现有存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种低相位噪声正交压控振荡器。

技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用低相位噪声正交压控振荡器由两个工作频率相同的第一差分电感电容压控振荡器、第二差分电感电容压控振荡器，两对电容耦合管和分裂转换偏置管构成；其中所述第一差分电感电容压控振荡器的正同相输出端通过第四耦合电容接至第二差分电感电容压控振荡器；所述第一差分电感电容压控振荡器的负同相输出端通过第三耦合电容接至第二差分电感电容压控振荡器；所述第二差分电感电容压控振荡器的正正交输出端通过第一耦合电容接至第一差分电感电容压控振荡器，所述第二差分电感电容压控振荡器的负正交输出端通过第二耦合电容接至第一差分电感电容压控振荡器。

所述的第一差分电感电容压控振荡器单元结构包括第一电感、第七电容、第八电容、第一NMOS管、第二NMOS管、第七PMOS管、第八PMOS管；其中第一电感、第七电容、第八电容顺序连接组成谐振腔，第一NMOS管的栅极接第二NMOS管的漏极，第一NMOS管的漏极与第二NMOS管的栅极、谐振腔一端、第七PMOS管的漏极、第八PMOS管的栅极相连接，第一NMOS管的源极接分裂转换偏置管的漏极；

第二NMOS管的栅极接第一NMOS管的漏极，第二NMOS管的漏极与第一NMOS管的栅极、谐振腔另一端、第八PMOS管的漏极、第七PMOS管的栅极相连接，第二NMOS管的源极接分裂转换偏置管的漏极；第七PMOS管的源极接电源；第八PMOS管的源极接电源；

所述的第二差分电感电容压控振荡器单元结构包括第二电感、第五电容、第六电容、第九NMOS管、第十NMOS管、第十五PMOS管、第十六PMOS管，其中第二电感、第五电容、第六电容顺序连接组成谐振腔，第九NMOS管的栅极接第十NMOS管的漏极，第九NMOS管的漏极与第十NMOS管的栅极、谐振腔一端、第十五PMOS管的漏极、第十六PMOS管的栅极相连接，第九NMOS管的源极接分裂转换偏置管的漏极；第十NMOS管的栅极接第九NMOS管的漏极，第十NMOS管的漏极与第九NMOS管的栅极、谐振腔另一端、第十六PMOS管的漏极、第十五PMOS管的栅极相连接，第十NMOS管的源极接分裂转换偏置管的漏极；第十五PMOS管的源极接电源；第十六PMOS管的源极接电源；