[发明专利]一种基于尾电感复用方式的低相噪压控振荡器

说明书

本发明属于通信技术领域，涉及压控振荡器，具体提供一种基于尾电感复用方式的低相噪压控振荡器，包括：两个基波压控振荡器、尾部电感及尾部电容；其特征在于，所述两个基波压控振荡器结构完全相同，且两个基波压控振荡器中交叉耦合管对的共源结点直接相连；所述尾部电感与尾部电容并联后一端连接于所述共源结点，另一端接地。本发明使用共模耦合方式提高了整体电路结构的可扩展性，降低了版图设计的复杂度；同时，提出了原理上与传统结构等效的尾电感复用结构，大幅减小了实际版图占用面积，提升了电路性能；并且，尾电感复用结构的阻抗为传统结构的两倍，尾部阻抗的提高进一步优化了整体电路的相位噪声性能。

技术领域

本发明属于通信技术领域，涉及压控振荡器，具体为一种基于尾电感复用方式的低相噪压控振荡器。

背景技术

随着通信技术日新月异的发展，特别是近几年来汽车雷达、5G通信、物联网等技术的推演，对频率源的性能要求越来越高。VCO作为频率源的核心，其性能很大程度决定了频率源的质量，因此高性能的VCO设计面临极大的需求与挑战；特别是在较高频率的情形下，压控振荡器随着频率的升高，无源器件的Q值将会降低，因此会导致高频段压控振荡器的相噪变差。

为了改善高频段压控振荡器的相噪性能，研究者提出许多种新结构来解决这个问题；通过将两个压控振荡器进行耦合从而降低整体输出信号的相位噪声的结构称为耦合压控振荡器。传统的结构如图7所示，晶体管M₁、M₂和电感L₁、L₂以及电容C₁构成左半部分基波压控振荡器，振荡频率为基波信号f₀，尾电感L₃与M₁、M₂共源结点的寄生电容以及尾部电容C₂形成并联谐振，谐振频率为二次谐波信号2f₀；而类似地，晶体管M₃、M₄和电感L₄、L₅以及电容C₃构成右半部分基波压控振荡器，振荡频率为同样为基波信号f₀，尾电感L₆与M₃、M₄共源结点的寄生电容以及尾部电容C₄形成并联谐振，谐振频率也同样为二次谐波信号2f₀；两半部分的基波压控振荡器都通过尾部的并联谐振腔提高了各自的二次阻抗，从而降低了相位噪声；电容C₅和C₆为耦合电容，将左半部分和右半部分的两个基波压控振荡器耦合在一起，从而实现整体电路振荡频率不变而降低电路相位噪声低的功能。在上述所提到的传统耦合压控振荡器结构中，首先利用左右两半部分的基波压控振荡器得到基波f₀，并通过尾部的并联谐振腔提高基波压控振荡器的二次阻抗，降低相位噪声；随后通过电容耦合的方式，将左右两半部分的基波压控振荡器进行耦合输出，从而实现进一步降低整体电路相位噪声的功能；但是，这种结构存在如下问题：

(1)传统耦合压控振荡器耦合方式比较复杂，其通过电容耦合的方式来进行左右基波压控振荡器的耦合连接，使得版图设计难度较大；

(2)传统耦合压控振荡器结构可扩展性较低，由于其使用的电容耦合方式增大了整体电路的版图设计难度，因此当需要耦合的基波压控振荡器的数目大于四时，其版图设计会变得非常复杂，从而降低了该结构的可扩展性；

(3)传统耦合压控振荡器结构所占用的版图面积较大，为了提高整体电路的相位噪声性能，传统结构在左右两半部分的基波压控振荡器中都存在通过尾电感和尾电容并联形成的并联谐振腔，从而增加了电路复杂度；而两个尾电感的存在也在大大增加了实际版图中的额外占用面积。

发明内容