[发明专利]一种宽锁定范围的可切换双核注入锁定分频器

说明书

一种宽锁定范围的可切换双核注入锁定分频器，利用了两个核在导通与关断时交叉耦合管不同的寄生电容，使得分频器的两个自谐振频率分布在不同频率。两个模式下的锁定范围相加，令整体的锁定范围大幅扩大；在两个模式下都振荡在变压器的较低谐振点上，谐振腔品质因数经过优化使分频器的相位噪声得到提升，通过优化变压器、注入管、交叉耦合管等元件参数，可在功耗、输出功率等方面达到较好的整体性能；该结构简单，便于集成化。

技术领域

本发明属于微波工程领域，具体涉及一种宽锁定范围的可切换双核注入锁定分频器。

背景技术

分频器作为锁相环系统中关键的模块之一，其性能将直接影响信号源的质量与收发机系统的整体性能。在实现分频功能的同时，我们必须要综合考虑分频器的锁定范围、功耗、相位噪声、输出功率和芯片面积等性能指标。分频器可分为静态分频器、可再生分频器与注入锁定分频器。其中，注入锁定分频器因其工作频率高且功耗小而受到了持续的关注。在锁相环系统中，注入锁定分频器的锁定范围需要覆盖压控振荡器的输出频率范围。为避免工艺偏差造成的影响，保证锁相环系统的良好性能，达到宽的锁定范围成为设计注入锁定分频器的主要挑战。

目前，已有多种可以扩展锁定范围技巧被应用于注入锁定分频器的设计中。2013年，Yue Chao与Howard C. Luong提出了频率跟踪的方法，能增大注入管的注入效率，改善锁定范围[1]。2016年，Sheng Lyang Jang等人使用了三阶谐振腔来减小分频器谐振腔的品质因数，从而提高了锁定范围[2]。2017年，Alireza Imani与Hossein Hashemi提出了分布式注入的方式，利用多个节点注入的能量，使分频器在更多的谐振点完成了分频的功能，提高带宽[3]。但是现有的以上方法对锁定范围的提升效果有限，且未能在各项指标之间做到最优的折中，无法满足系统对注入锁定分频器的严格要求。

因此，如何更好地扩大锁定范围，已成为注入锁定分频器设计中的关键问题。

【参考文献】

[1] Y. Chao and H. C. Luong, “Analysis and Design of a 2.9-mW 53.4–79.4-GHz Frequency-Tracking Injection-Locked Frequency Divider in 65-nmCMOS,” IEEE J. Solid-State Circuits, vol. 48, no. 10, pp. 2403–2418, Oct.2013.

[2] S. L. Jang et al. “Triple-Resonance RLC-Tank Divide-By-2Injection-Locked Frequency Divider”, Electronics Letters, vol. 52, no. 8, pp.624-626, April 2016.

[3] Alireza Imani and Hossein Hashemi, “Distributed Injection-LockedFrequency Dividers”, IEEE J. Solid-State Circuits. vol. 52. no. 8. pp. 2083-2093. August 2017。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明提出了一种宽锁定范围的可切换双核注入锁定分频器，可以实现较宽的锁定范围，并且在相位噪声、功耗、输出功率等指标方面都实现了较好的性能，具有较好的应用前景。