[发明专利]基于分布式注入与变压器的宽带注入锁定分频器

说明书

本发明公开了一种基于分布式注入与变压器的宽带注入锁定分频器：一号交叉耦合管、二号交叉耦合管、一号nMOS注入管、一号pMOS注入管、二号nMOS注入管、二号pMOS注入管、电流源管、pMOS输出管、一号传输线、二号传输线、三号传输线、四号传输线、一号输出缓冲器、二号输出缓冲器、一号变压器和二号变压器，一号变压器包括一号初级线圈、一号次级线圈、一号第三级线圈、一号变压器电容，二号变压器包括二号初级线圈、二号次级线圈、二号第三级线圈、二号变压器电容。本发明可以实现较宽的锁定范围，并且在相位噪声、功耗、输出功率等方面达到了较好的整体性能，具有较好的应用前景。

技术领域

本发明涉及微波工程领域，更具体的说，是涉及一种基于分布式注入与变压器的宽带注入锁定分频器。

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-nm CMOS,”IEEEJ.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,April2016.

[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

基于上述需求，本发明提出了一种基于分布式注入与变压器的宽带注入锁定分频器，可以实现较宽的锁定范围，并且在相位噪声、功耗、输出功率等方面达到了较好的整体性能，具有较好的应用前景。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。