[发明专利]一种宽锁定范围的注入锁定分频器电路

说明书

本发明属于射频无线接收机集成电路技术领域，具体为一种宽锁定范围的注入锁定分频器电路。该注入锁定分频器包括：片上电感电容谐振腔，负阻电路，信号注入电路（包括直接注入路径与尾电流注入路径），用于调节分频器自谐振频率的可调电感电路，两个用于隔离直接注入管与电感电容谐振腔电路、可调电感电路的隔离电感。本发明一方面，通过双注入的方式有效利用了前级VCO的差分输出信号，提高了注入能量和注入效率；另一方面，引入感值可调的等效电感电路调节注入锁定分频器的自谐振频率，避免了高频下Q值较低的可变电容的使用，进一步拓宽了注入锁定分频器的分频范围。相比已有的技术，本发明能够在保证功耗相当的情况下显著提高分频器的分频范围。

技术领域

本发明属于射频无线接收机集成电路技术领域，具体涉及一种应用于无线接收机频率综合器中的注入锁定分频器，可用于无线广播、通信和全球定位等技术标准的射频信号接收机芯片。

背景技术

近年来，无线通信系统等相关领域迅速发展，更高的传输速率和更大的信号带宽是其未来发展的一个重要方向，射频收发机作为其中的主要部分，其性能的优劣直接决定着无线通信系统的应用前景。作为射频收发机的重要模块，频率综合器的性能决定着整个收发机是否能够正常工作，因此用于提供高精度和高稳定度的参考频率的频率综合器是整个设计的难点。分频器是频率综合器电路的重要组成部分，随着高频宽带频率综合器的不断发展，对分频器的设计也提出了更高的要求，实现高速、宽分频范围和低功耗的分频器是必然需求。

现今模拟分频器结构主要包括注入锁定分频器（Injection-Locked FrequencyDivider）、再生型分频器（Regenerative Divider）、电流型逻辑分频器（Current ModeLogic Divider）等。其中电流型逻辑分频器带宽大但工作频率不高，再生式分频器工作频率较高但功耗大，而注入式分频器同时拥有低功耗与工作频率高的特性，这使得注入锁定分频器在超高频系统中得到广泛应用，但其分频范围小的缺点一直是限制其使用范围的主要因素，因此宽锁定范围的注入锁定分频器的设计是当前研究热点和难点。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种具有宽锁定范围且自谐振频率可调的注入锁定分频器。

本发明提出的注入锁定分频器，采用双注入的方法，并使用隔离电感减小直接注入管源漏极所接电容的方法，提高注入能量与注入效率，同时采用可调电感电路实现自谐振频率的调节，进一步拓宽了注入锁定分频器的分频范围。

本发明提出的注入锁定分频器，其电路结构如图1所示，其主要包括：

（1）一个高品质因数的片上电感电容谐振腔；

（2）一个由2个NMOS 管交叉耦合连接而成的负阻电路；

（3）一个信号注入电路，包括直接注入路径与尾电流注入路径；

（4）一个用于调节分频器自谐振频率的可调电感电路；

（5）两个用于隔离直接注入管与电感电容谐振腔电路、可调电感电路的隔离电感。

本发明中，所述电感电容谐振腔与可调电感电路并联。

进一步地：

所述电感电容谐振腔，由带中间抽头的差分电感L₁以及连在电感两端中的寄生电容C₃、C₄构成；

所述正反馈连接的负阻电路，由2个NMOS管M₁和M₂交叉耦合构成；

所述信号注入电路，采用双注入的方式，包括尾电流注入管M₃和直接注入管M₄，M₃和M₄输入信号均采用交流耦合的方式，直流偏置均由大电阻进行隔离；交叉耦合的负阻晶体管并联在直接注入管两端，为分频器提供振荡所需要的能量。