[發明專利]基于GaAs HBT器件的超高速8/9雙模預分頻器

無效

• 申請號: 201110122835.0
• 申請日: 2011-05-12
• 公開（公告）號: CN102324930A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 呂紅亮;項萍;張玉明;張金燦;楊實
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H03L7/18
• 分類號: H03L7/18
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

技術領域

本發明屬于集成電路設計技術領域，涉及分頻器，尤其涉及一種基于GaAs?HBT器件的超高速8/9雙模預分頻器，可用于超高速頻率合成器中。?

技術背景

基于鎖相環PLL的頻率合成器是通訊系統中收發器前端電路的重要組成部件。隨著通信技術的發展，無線通信頻段不斷提高，甚至到達了幾十GHz，這樣就要求設計相應的高速鎖相環。?

鎖相式頻率合成器是由鑒頻鑒相器、電荷泵、環路濾波器、壓控振蕩器以及可編程分頻器組成，如圖1所示。其中可編程分頻器和壓控振蕩器是工作在最高頻的兩個模塊。因此提高可編程分頻器的速度等于解決了頻率合成器速度上限中的一個瓶頸。?

可編程分頻器一般由程序分頻器或預分頻器加上程序分頻器組成。如果可編程分頻器只含有程序分頻器，而沒有預分頻器，可編程分頻器的最高工作頻率就會因為程序分頻器的工作頻率較低而受到限制。為了解決這個問題，常用預分頻器將VCO輸出的頻率分頻到較低頻率區處理。預分頻器是由二的冪次方來分頻，常用的有單模、雙模和四模預分頻器。但由于采用單模預分頻器時，如果要獲得原先同樣的頻率分辨力，就需要犧牲轉換時間來換取分辨力，所以業界一般都采用雙模或更多模預分頻器，其中最常用的為雙模預分頻器。而雙模預分頻器中常用的是2/3雙模預分頻器、4/5雙模預分頻器和8/9雙模預分頻器。由于超高速頻率綜合器所需的分頻比較高，所以一般都采用8/9雙模預分頻器。一般采用8/9雙模預分頻器的可編程分頻器的電路示意圖，如圖2所示。?

目前，8/9雙模預分頻器一般都采用MOS管搭建。如文獻“2008?IEEE?Radio?Frequency?Integrated?Circuits?Symposium，pp.434-434《Sub-mW?Multi-GHz?CMOS?Dual-Modulus?Prescalers?Based?on?Programmable?Injection-Locked?Frequency?Dividers》”報道了由Xiaopeng?Yu、Jianjun?Zhou、Xiaolang?Yan等人設計的一個8/9雙模預分頻器，其功耗為0.29mW，可工作到5.5GHz。文獻“2009?International?Conference?on?Emerging?Trends?in?Electronic?and?Photonic?Devices?&?Systems(ELECTRO-2009)，pp.173-176《Design?of?a?Low-Power?10GHz?Frequency?Divider?using?Extended?True?Single?Phase?Clock(E-TSPC)?Logic》”也報道了由Amin?Bazzazi和Abdolreza?Nabavi仿真出的一個分頻器，該分頻器中的8/9雙模預分頻器由于采用MOS管搭建，因而存在如下缺點：?

1)處理VCO輸出的高頻頻率較困難；?

2)相位噪聲高，使預分頻器輸出的信號純度不夠；?

3)工作速度慢，不適合應用于高速頻率綜合器；?

4)高低溫特性和抗輻照性能差。?

發明內容

本發明的目的在于避免上述已有技術的缺點，提出一種基于GaAs?HBT器件的超高速8/9雙模預分頻器，以方便處理壓控振蕩器輸出的高頻頻率，降低相位噪聲，提高工作速度和高低溫特性及抗輻照性能。?

為實現上述目的，本發明包括：?

2/3雙模分頻器，用于根據模式選擇邏輯電路的輸出信號對來自壓控振蕩器的高頻信號除以2或3，得到輸出信號送給異步除4分頻器；?

異步除4分頻器，用于對2/3雙模分頻器的輸出信號進行4分頻后輸出，并另外產生兩個輸出信號送給模式選擇邏輯電路；?

模式選擇邏輯電路，用于接收程序分頻器的輸出信號和異步除4分頻器的兩個輸出信號，得到的輸出信號送給2/3雙模分頻器；?

其特征在于：2/3雙模分頻器包括兩個嵌入與非門的D觸發器，每個嵌入與非門的D觸發器中的晶體管均采用GaAs材料的單異質結雙極晶體管，該單異質結的材料為InGaP/GaAs；?

異步除4分頻器包括兩個異步連接的D觸發器，每個D觸發器中的晶體管均采用GaAs材料的單異質結雙極晶體管，該單異質結的材料為InGaP/GaAs；?

模式選擇邏輯電路包括一個三輸入或非門和一個非門，這兩個邏輯門均采用GaAs材料的單異質結雙極晶體管，該單異質結的材料為InGaP/GaAs。?