[發明專利]一種提高壓控振蕩器調諧范圍以及相位噪聲性能的方法

有效

• 申請號: 201210341673.4
• 申請日: 2012-09-14
• 公開（公告）號: CN103023431B
• 公開（公告）日: 2018-12-14
• 發明（設計）人: 盛志雄;于峰崎
• 申請（專利權）人: 深圳先進技術研究院
• 主分類號: H03B5/04
• 分類號: H03B5/04
• 代理公司: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙) 44316
• 代理人: 郝明琴

一種提高壓控振蕩器調諧范圍以及相位噪聲性能的方法，主要涉及到電流偏置型電容電感壓控振蕩器，尤其是處于電流受限區域的電流偏置型電容電感壓控振蕩器。其包括：數字調諧模塊，通過開關電容的接通與斷開來提高壓控振蕩器的調諧范圍；開關偏置電流模塊，通過在每個頻段接通相應偏置電流來提高整個系統的相位噪聲。在電流受限區域，壓控振蕩器的輸出幅度會隨著頻率降低而減少，從而引起壓控振蕩器的相位噪聲的降低；同時頻率范圍的增大，其相位噪聲也會發生比較大的變化，尤其頻率較低時，其相位噪聲變得較差。本方法通過數字調諧模塊和開關偏置電流模塊的配合調節，得到較寬的調諧范圍，并在整個頻率范圍內獲得較好的相位噪聲。

技術領域

本發明涉及到電流偏置型電容電感壓控振蕩器，尤其是處于電流受限區域的電流偏置型電容電感壓控振蕩器。

背景技術

近年來，隨著通信市場的繁榮，無線通信技術以及相關應用得到了快速發展。個人無線通信系統，無線局域網，衛星導航系統(GPRS、北斗系統)，衛星電視，射頻標簽(RFID)，車載定位系統出現了快速增長。同時，無線通信技術在電子對抗、空間技術等尖端技術中也得到了廣泛應用。在這些應用中，射頻前端是這些系統性能好壞的關鍵所在，因此一直是研究的重點。

在無線通信系統中，射頻前端是天線和無線收發機后端基帶處理器之間的接口。它不僅需要檢測微弱接收信號(μV量級)，而且需要在同頻段發射大功率射頻信號。這就需要高性能的射頻前端。壓控振蕩器是一種輸出頻率隨輸入電壓變化的振蕩器，是射頻前端的最基本模塊和關鍵模塊。壓控振蕩器主要應用于鎖相環中，作為參考頻率，為收發機提供本振頻率。作為射頻前端的關鍵模塊，其在相位噪聲方面的性能直接影響整個系統收發質量，而調諧范圍的大小直接決定其是否實用。

目前的壓控振蕩器主要有兩種：環形振蕩器和電容電感振蕩器。而在實際應用中，一般采用電容電感壓控振蕩器，因為電容電感壓控振蕩器具有較好的噪聲性能。電容電感壓控振蕩器一般采用容抗管作為頻率調諧元件，調諧范圍最大僅能達到20％左右，在某些應用中，這樣的頻率調諧范圍不能滿足實際需要。為了進一步提高調諧范圍，常常采用數字調諧技術，該技術能極大地提高壓控振蕩器的調諧范圍。而在電流受限區域，壓控振蕩器的輸出幅度會隨著頻率降低而減少，從而引起壓控振蕩器的相位噪聲的降低，頻率范圍的增大，其相位噪聲也會發生比較大的變化，尤其頻率較低時，其相位噪聲變得較差。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種能夠克服電流偏置型電容電感壓控振蕩器在獲得比較寬的調諧范圍時相位噪聲變化較大，以及在低頻時相位噪聲較差的方法，使壓控振蕩器在獲得寬調諧范圍的同時，在整個頻道范圍內，其相位噪聲保持基本不變或者提高，在低頻也能獲得較好的相位噪聲。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：對于提高壓控振蕩器的調諧范圍，采用數字調諧技術，通過開關電容的接通與斷開來大幅度地提高壓控振蕩器的調諧范圍。其原理是：當數字信號為低時，串聯的電容增加到諧振回路中，而數字信號為高時，串聯的電容對諧振回路沒有影響，因此數字信號控制的開關電容組能實現分立的頻率變化，實現頻率的粗調，而頻率的精細變化由電容量可以連續變化的容抗管完成，采用數字調諧技術可以實現很寬的頻率調諧范圍。為了保證整個頻率范圍內的頻率的連續性，數字控制信號引起的分立頻率變化必須小于容抗管的頻率調諧范圍。數字調諧的位數，也就是開關電容的組數由實際需要的頻率范圍和容抗管的調諧范圍共同決定。

在電流受限區域，壓控振蕩器的輸出幅度會隨著頻率降低而減少，從而引起壓控振蕩器相位噪聲的降低。大的調諧范圍會使低頻的相位噪聲比高頻的相位噪聲低差很多。由于相位噪聲的降低主要是由于壓控振蕩器的輸出電壓幅度降低引起的，所以必須相應地提高壓控振蕩器在低頻時的輸出電壓幅度。在電流受限區域，壓控振蕩器的輸出幅度為：

V_osc＝I_biasωLQ (1)