[发明专利]一种注入锁定三倍频器

说明书

本发明公开了一种注入锁定三倍频器，涉及集成电路技术领域。该注入锁定三倍频器包括振荡器与谐波发生器，振荡器和谐波发生器通过变压器网络连接。本注入锁定三倍频器一方面通过采用变压器网络实现将由谐波发生器中相应的NMOS晶体管产生输出频率f₀的三次谐波分量3f₀注入至振荡器中，并通过振荡器中的谐振网络完成选频作用，实现使振荡器的输出端输出频率为3f₀的差分信号，使得本注入锁定三倍频器锁定在频率3f₀处。另一方面，本注入锁定三倍频器通过独立设置的NMOS晶体管实现为振荡器提供直流偏置，实现振荡器的正常起振，并实现使本注入锁定三倍频器工作在导通角为50至100度范围内，从而提高注入锁定三倍频器的注入锁定范围。

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域，尤其涉及一种应用于射频频率综合器的注入锁定三倍频器。

背景技术

当前，60GHz毫米波无线通信以其高达几Gbps的传输速率和7GHz的带宽，成为下一代超高速无线网络的首选技术，尤其在无压缩高清视频无线传输等消费类电子领域具有巨大的市场前景。60GHz毫米波无线通信技术已成为当前国际上的研究热点，中国60GHz毫米波无线通信分为两个频段42.3-48.4GHz频段和59-64GHz频段，目前这两个频段都已经被开放。

锁相环电路是收发机的重要组成部分，为射频接收机中提供接收机变频所需的本振信号。在毫米波频段，锁相环电路的设计具有很大挑战。在锁相环电路应用于宽带毫米波收发机时，锁相环电路中的压控振荡器的调谐范围、相位噪声和功耗等性能指标相对于低频段更难实现。紧跟压控振荡器的分频器也工作在最高频率，它的功耗和锁定范围等性能在毫米波频段也带来设计上的挑战。为解决此问题，现有技术中提出了低频锁相环级联倍频器的方案，使得锁相环电路仍工作在低频段，降低了锁相环电路的设计难度。如图1所示，20GHz锁相环101级联注入锁定三倍频器结构102可以为60GHz收发机103(LNA为低噪声放大器)提供本振信号，但是该注入锁定三倍频器结构102的锁定范围较小，因此如何增加注入锁定三倍频器的锁定范围成为需要重点解决的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种注入锁定三倍频器，以解决现有技术的锁定三倍频器结构的锁定范围较小的问题。

为了实现上述发明目的，本发明采用下述的技术方案：

一种注入锁定三倍频器，包括振荡器与谐波发生器，所述振荡器和所述谐波发生器通过变压器网络连接；

所述谐波发生器用于根据预设频率的基波信号产生所述预设频率的三次谐波分量，所述三次谐波分量通过所述变压器网络注入至所述振荡器完成选频作用，使得所述注入锁定三倍频器输出三倍预设频率的信号；

通过加载有偏置电压的第五NMOS晶体管与所述振荡器连接，实现代替所述谐波发生器为所述振荡器提供直流偏置，提高所述注入锁定三倍频器的注入锁定范围。

具体的，所述振荡器包括谐振网络、第三NMOS晶体管、第四NMOS晶体管以及所述第五NMOS晶体管；所述第五NMOS晶体管的栅极与偏置电压连接，所述第五NMOS晶体管的源极接地，所述第五NMOS晶体管的漏极分别与所述第三NMOS晶体管的源极和所述第四NMOS晶体管的源极连接；所述第三NMOS晶体管的栅极和漏极，以及所述第四NMOS晶体管的栅极和漏极均与所述谐振网络连接；通过所述第五NMOS晶体管为所述振荡器提供直流偏置，使所述振荡器正常起振。

具体的，所述谐振网络包括所述变压器网络、第一可变电容、第二可变电容；所述第一可变电容的一端与所述第二可变电容的一端对应与所述变压器网络连接，所述第一可变电容的另一端和所述第一可变电容的另一端串接；所述变压器网络分别与第一电源电压和第二电源电压连接，通过所述谐振网络实现选频作用，使得所述注入锁定三倍频器输出三倍预设频率的信号，并使所述注入锁定三倍频器锁定在三倍频率处。