[发明专利]一种基于MEMS谐振器的低功耗高分辨率宽带可调振荡器

说明书

本发明公开了一种基于MEMS谐振器的低功耗高分辨率宽带可调振荡器，包括主体电路，调频电路A、调频电路B、调频电路C；主体电路包括负电阻电路以及谐振腔，其中谐振腔包括MEMS谐振器X1、电容C13、电容C14、片外电感L；负阻实现电路(1)和调频电路A、B、C；所述谐振器X1依次和电容C13、片外电感L、电容C14形成串联回路，所述片外电感L的两端分别通过电容C7和电容C8与MOS管M17、M18连接，形成调频电路A；所述调频电路B、调频电路C均位于整体谐振腔的两端。通过采用谐振器与片上电容与片外电感相互组合的方式以提高谐振腔的Q值，所以振荡器可以获得更好的相位噪声和更低的功耗，采用A、B、C三处调频以提高调频范围和分辨率。

技术领域

本发明涉及振荡器技术领域，特别是涉及一种基于MEMS谐振器的低功耗高分辨率宽带可调振荡器。

背景技术

锁相环在射频无线通信，光纤通信，高速有线通信等领域中占有重要位置。而振荡器又是锁相环中不可或缺的部分，而相位噪声又是振荡器的一个重要指标，为获得好的相位噪声，可用片上电感搭配电路做成振荡器，但由于工艺限制，电感的难以提高使得振荡器相位噪声的改善受限。

而射频MEMS谐振器具有高的Q值，用其实现振荡器可以很大程度地降低相位噪声；但由于较低的机电耦合系数难以实现宽带调谐，传统的方法是采用有源电路实现负电容从而实现宽带调谐，但缺点是由于负电容的不理想恶化了谐振器的且电路的功耗过大。为此，提出一种基于MEMS谐振器的低功耗高分辨率宽带可调振荡器。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于MEMS谐振器的低功耗高分辨率宽带可调振荡器，通过采用谐振器与片上电容与片外电感相互组合的方式以提高谐振腔的Q值，可获得更好的相位噪声，同时降低电路功耗。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于MEMS谐振器的低功耗高分辨率宽带可调振荡器，包括主体电路，调频电路A、调频电路B、调频电路C；主体电路包括负电阻电路以及谐振腔，其中谐振腔包括MEMS谐振器X1、电容C13、电容C14、片外电感L；负阻实现电路(1)和调频电路A、B、C；所述谐振器X1依次和电容C13、片外电感L、电容C14形成串联回路，所述片外电感L的两端分别通过电容C7和电容C8与MOS管M17、M18连接,形成调频电路A；所述调频电路B、调频电路C均位于整体谐振腔的两端。

进一步的，当振荡器频率远离谐振器X1的谐振频率时，Q值逐渐减小且变化愈加平缓；趋近于电感的Q值，当振荡器频率逐渐向谐振器X1频率逼近时，Q值逐渐变大，趋近于谐振器的Q值。

进一步的，调频电路A用于宽带调频，为调粗；电容C9和C10变化时，调频电路C的端口等效电容成比例缩小，用于提高调频分辨率，为细调；调频电路B范围适中，用于连接粗调与细调，增加调频的线性度。

进一步的，相位噪声随谐振腔的Q值及调频电容Q值得影响，随着振荡频率的减小，相位噪声先增大后减小。

进一步的，所述调频电路B包括电容C3-C6和MOS管M13-M16；MOS管M13的漏极连接电容C3，MOS管M14的漏极连接电容C4，然后两者并联；MOS管M15的漏极连接电容C5，MOS管M16的漏极连接电容C6，然后两者并联。

进一步的，所述调频电路C同样位于整体谐振腔的两端，包括电容C9-C12和MOS管M9-M12以及电阻R1、R2；电容C11、C12交叉连接到MOS管M9、M10的栅极，M9、M10的栅极之间串联电阻R1、R2；可调电容C9的一端连接在MOS管M9的源极和M11的漏极之间；可调电容C10的一端连接在MOS管M10的源极和M12的漏极之间；可调电容C9的另一端和可调电容C10连接。

作为本发明的一种优选技术方案，所述片外电感L在2GHz频率处的Q值分别取60、70和80，当振荡频率增大时，Q值逐渐减小且变化愈加平缓；当振荡频率减小时，Q值逐渐变大。