[实用新型]差分推-推压控振荡器及信号产生装置

说明书

技术领域

本实用新型属于微电子学技术领域，涉及一种差分推-推压控振荡器及信号产生装置。

背景技术

太赫兹(TeraHertz, THz)波是指频率在0.1～10THz(波长0.03-3mm)范围内的电磁波，其波段介于微波与远红外光之间，是电磁波频谱中有待研究的最后一个频谱窗口。太赫兹波结合了微波和红外光波的诸多优点，具有很多特殊的性质，如瞬态性、宽带性、相干性和很好的穿透性等，因此太赫兹频段在医学成像、高速无线通信、雷达遥感探测、反恐缉毒等领域具有重大的应用前景和独特的优势。     

太赫兹源是实现太赫兹应用的瓶颈，基于光子学和真空电子学的太赫兹源具有输出波长短、辐射功率高等优点，在远距离成像和非破坏高穿透波普研究等领域得到应用；但存在所需设备的体积庞大、能耗高、输出稳定性差等缺点，应用领域受到限制。随着半导体工艺的进步和器件性能的快速提高，太赫兹固态分立电路或固态单片集成电路成为实现高稳定、可调谐、小型化太赫兹源的有效方式。但受现有工艺和器件特性的限制，固态太赫兹源中压控振荡器的输出频率受限，其频率由有源器件的截止频率f_T决定。为了在特定工艺下实现更高的输出频率，可以采用推-推结构的压控振荡器形式，该结构中输出信号为振荡器震荡信号的二次谐波，振荡器中的有源器件工作在输出信号频率的1/2处，因此输出信号的频率得以大大提高；但该结构的输出输出信号为单端信号，实际的应用如作为接收机中混频器的本振信号或锁相环中预分频器的输入信号都需要差分信号；另外，由于输出信号为震荡信号中的二次谐波，器功率较小，无法满足实际的应用要求。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提出一种差分推-推压控振荡器及信号产生装置。利用正交振荡器结合谐波抽取、倍频和功率合成技术，在现有工艺条件下实现差分形式和更高频率、更高功率输出的信号源。

本实用新型包括一个正交振荡器、两个谐波选择元件、两个倍频电路和一个功率合成元件，正交振荡器和谐波选择元件构成差分推-推压控振荡器，正交振荡器产生两路正交信号(0^o、180^o和90^o、270^o)及各次谐波信号，两个谐波选择元件分别连接正交振荡器的输出，用于提取振荡器输出信号中的二次谐波，生成差分输出信号，分别输出到差分推-推压控振荡器的同相输出端和反相输出端；两个倍频电路和功率合成元件构成倍频器，第一倍频电路的输入端作为倍频器的同相输入端，与差分推-推压控振荡器的同相输出端连接，作为信号源差分输出的同相输出端；第二倍频电路的输入端作为倍频器的反相输入端，与差分推-推压控振荡器的反相输出端连接,同时作为信号源差分输出的反相输出端；两路倍频电路用于对输入信号进行倍频，生成同相的二倍频信号；功率合成元件的第一信号输入端与第一倍频电路的信号输出端连接，功率合成元件的第二信号输入端与第二倍频电路的信号输出端连接；功率合成元件的信号输出端作为倍频器和信号源的单端信号输出端； 

所述差分推-推压控振荡器包括一个正交振荡器和两个谐波选择元件；所述的正交振荡器包括第一NMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管、第四NMOS管、第一耦合管、第二耦合管、第三耦合管、第四耦合管、第一电感、第二电感、第三电感、第四电感、第一耦合管、第二耦合管、第三耦合管、第四耦合管、第一变容管、第二变容管、第三变容管和第四变容管，所述的第一NMOS管的栅极、第二NMOS管的漏极、第二耦合管的漏极、第二变容管的一端和第二电感的一端连接，作为第一电容电感型压控振荡器的第一输出端；第二NMOS管的栅极、第一NMOS管的漏极、第一耦合管的漏极、第一变容管的一端和第一电感的一端连接，作为第一电容电感型压控振荡器的第二输出端；第一变容管的另一端与第二变容管的另一端连接，作为外部电压控制端；第一NMOS管、第二NMOS管、第一耦合管和第二耦合管的源极接地；第一耦合管的栅极接第二电容电感型压控振荡器的第二输出端；第二耦合管的栅极接第二电容电感型压控振荡器的第一输出端；第一谐波选择元件的一端接电源VDD；第一电感的另一端、第二电感的另一端与第一谐波选择元件的另一端连接，作为差分推-推压控振荡器电路的同相输出端；