[发明专利]一种新型低噪声压控振荡器

说明书

本发明公开新型低噪声压控振荡器，包括双LC tank构成的电感电容谐振腔，MOS管MP1、MOS管MP2,MOS管MN1、MOS管MN2；MOS管MP1、MOS管MP2源极连接后接VDD，MOS管MP1栅极接MOS管MP2漏极，MOS管MP2栅极接MOS管MP1漏极；MOS管MN1、MOS管MN2源极连接后接地，MOS管MN1、MOS管MN2漏极分别与MOS管MP1、MOS管MP2漏极相接，MOS管MN1栅极接MOS管MN2漏极，MOS管MN2栅极接MOS管MN1栅极。本发明在保证低功耗的前提下，实现高的摆幅要求；有效解决了基波和二次谐波相位非对准条件下相位噪声差的问题。

技术领域

本发明涉及低噪声压控振荡器技术领域，特别是涉及一种新型低噪声压控振荡器。

背景技术

为满足通讯标准中误码率要求和提高毫米波雷达接收机灵敏度，须降低毫米波频率源中压控振荡器的相位噪声。随着CMOS工艺发展，晶体管栅氧化层厚度越来越薄，可承受的击穿电压越来越低，可提供的偏置电压越来越小，使得振荡器的输出摆幅越来越小，相位噪声进一步下降。随着振荡频率进入毫米波波段，为满足巴克豪森振荡条件此时所需要的晶体管的栅长度越来越短，这导致晶体管的1/f噪声急剧增加，噪声进一步下降。同时相比低频振荡器来说，版图也引入了大量寄生电容，寄生电容会使晶体管的特征频率和本征增益降低，相位噪声性能进一步下降。

目前，针对振荡器输出摆幅低、相位噪声差的问题，一是采用源漏端变压器耦合的压控振荡器(Transform-feedback VCO,TFVCO)，是利用源漏电压双信号摆幅耦合，源漏电压摆幅反相同时源漏两端变压器反相耦合使得振荡器的输出摆幅超过电源供电电压。TFVCO利用源漏电压耦合提升输出摆幅，但是没有提升晶体管的本征增益，即未将耦合前信号的摆幅优化至最佳。二是在TFVCO基础上，提出差分Colpitts摆幅增强型VCO(Enhancedswing differential Colpitts VCO,ESDC-VCO)。是将源极电感代替传统Colpitts的尾部电流源，同时利用电容实现源漏端之间的反馈。

但上述两方法存在问题，就是提高基波摆幅的同时二次及更高次谐波尤其是二次谐波的摆幅也被提高，同时因为晶体管的非线性效应引入了基波和高次谐波的相位差，这个相位差会随着基波和二次谐波的混频进入到基波中，变成基波附近的相位噪声，因此并没有实现高相位噪声性能的VCO。

因此，如何解决随着振荡频率升高晶体管寄生增加、本征增益低，无源器件品质因数低等问题，获得低噪声的毫米波振荡器，成为毫米波应用中必须要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是针对毫米波频段有源器件寄生大、增益低和无源器件Q值低的问题，而提供一种新型低噪声压控振荡器，实现了在较宽频带具有高性能相位噪声的压控振荡器，具有较好的应用前景。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种新型低噪声压控振荡器，包括双LC tank构成的电感电容谐振腔，MOS管MP1、MOS管MP2,MOS管MN1、MOS管MN2；MOS管MP1、MOS管MP2源极连接后接VDD，MOS管MP1栅极接MOS管MP2漏极，MOS管MP2栅极接MOS管MP1漏极；MOS管MN1、MOS管MN2源极连接后接地，MOS管MN1、MOS管MN2漏极分别与MOS管MP1、MOS管MP2漏极相接，MOS管MN1栅极接MOS管MN2漏极，MOS管MN2栅极接MOS管MN1栅极，双LC tank中的一个LC tank的两端分别接在MOS管MN1、MOS管MN2漏极对应与MOS管MP1、MOS管MP2漏极的连接线上；利用双LCtank弱耦合来消除基波和二次谐波间的相位差，以提高压控振荡器的相位噪声性能。

其中，双LC tank包括电感L1、电感L2，两个可变电容Cv1,两个可变电容Cv2,电感L1与两个可变电容Cv1串接形成一个单元，电感L2与两个可变电容Cv2串接形成另一个单元，两个可变电容Cv1之间以及两个可变电容Cv2之间分别接控制电压Vt。