[發(fā)明專利]一種相位可調(diào)的精確正交壓控振蕩器電路

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410025734.5
• 申請(qǐng)日: 2014-01-20
• 公開（公告）號(hào): CN103762945A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 任俊彥;馬順利;蔣健兵;葉凡;李寧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 復(fù)旦大學(xué)
• 主分類號(hào): H03B5/18
• 分類號(hào): H03B5/18
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;盛志范

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于模擬射頻集成電路技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可以實(shí)現(xiàn)相位可調(diào)的精確正交壓控振蕩器（Quadrature?Voltage-Controlled?Oscillator）。

背景技術(shù)

當(dāng)今社會(huì)，信息化發(fā)展日新月異。隨著互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，用戶對(duì)高速度高質(zhì)量的寬帶視頻、多媒體業(yè)務(wù)的應(yīng)用需求不斷增長(zhǎng)，傳統(tǒng)的通信技術(shù)已經(jīng)不能滿足需求。光通信技術(shù)技術(shù)因其巨大的帶寬和超高的傳輸速率，成了通信應(yīng)用領(lǐng)域的首選技術(shù)，因此也成為了國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。作為光通信應(yīng)用中的核心芯片，超高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)，而多通道ADC并行的時(shí)間交織結(jié)構(gòu)成為突破單一結(jié)構(gòu)ADC速度瓶頸的一個(gè)必然方向。然而通道之間的各種失調(diào)失配，以及多相采樣時(shí)鐘的采樣時(shí)刻偏差和相位失配，嚴(yán)重制約著時(shí)間交織ADC的采樣精度。因此，如何設(shè)計(jì)一個(gè)精確相位的多相時(shí)鐘產(chǎn)生電路是研究超高速時(shí)間交織ADC必須要解決的一個(gè)難題。

不僅如此，在無線通信領(lǐng)域，正交變頻技術(shù)在各種無線收發(fā)機(jī)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。這主要是由于正交變頻技術(shù)可以有效地避免無線接收機(jī)中的鏡像抑制問題以及無線發(fā)射機(jī)中的鏡像帶雜散問題。正交變頻技術(shù)采用正交本振信號(hào)與射頻(或中頻)信號(hào)進(jìn)行混頻來實(shí)現(xiàn)變頻操作。本振信號(hào)的正交失配會(huì)引入額外的鏡像干擾信號(hào)，從而降低無線接收機(jī)的信噪比。因此如何產(chǎn)生低噪聲、高精度的正交本振信號(hào)也是無線工程師所要面對(duì)的一大挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種相位可調(diào)的正交壓控振蕩器，以輸出精確的正交信號(hào)。

本發(fā)明提供的相位可調(diào)的正交壓控振蕩器，是一種基于注入鎖定技術(shù)和串聯(lián)耦合技術(shù)的正交壓控振蕩器。該正交壓控振蕩器由兩個(gè)注入鎖定壓控振蕩器單元構(gòu)成，其信號(hào)通過串聯(lián)注入的方式進(jìn)行耦合，從而輸出正交信號(hào)；其中，注入鎖定的壓控振蕩器由負(fù)阻網(wǎng)絡(luò)、片上電感電容諧振腔、電壓控制的可變電容以及兩個(gè)可調(diào)的偏置電路構(gòu)成。所述兩個(gè)可調(diào)的偏置電路分為壓控振蕩器的可調(diào)的電流偏置和正交信號(hào)耦合注入的可調(diào)的直流電壓偏置；通過改變偏置電流和偏置電壓來調(diào)節(jié)注入鎖定和正交耦合信號(hào)的能量，從而改善因工藝偏差和器件失配導(dǎo)致的相位誤差，達(dá)到精確的正交信號(hào)輸出。

所述負(fù)阻抗網(wǎng)絡(luò)至少由兩個(gè)晶體管交叉耦合連接形成。

所述的電感電容諧振腔至少由一個(gè)電感、一個(gè)電容（或電壓控制電容陣列（DCCA））構(gòu)成，諧振于所需要的工作頻率。

所述可調(diào)的電流偏置包括至少一對(duì)鏡像電流管，可調(diào)的電壓偏置包括至少一個(gè)隔直電容和一個(gè)偏置電阻。

片上電感電容諧振、電壓控制可變電容構(gòu)成片上電感電容諧振網(wǎng)絡(luò)。其中電容或DCCA可用于增大VCO的輸出頻率范圍，可變電容則在控制電壓Vtune下連續(xù)調(diào)節(jié)VCO的輸出頻率。

本發(fā)明對(duì)四路信號(hào)的偏置電流和耦合的偏置電壓采用獨(dú)立提供的方式，通過調(diào)節(jié)這些偏置電流和偏置電壓，使得輸出信號(hào)的相位可調(diào)，以此改善因工藝誤差、器件適配等造成的相位誤差，得到精確輸出的正交信號(hào)。

附圖說明

圖1為傳統(tǒng)正交壓控振蕩器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為單個(gè)電壓控制電容陣列單元的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明中相位可調(diào)的精確正交壓控振蕩器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4單邊帶混頻器原理示意圖。

圖5?相位可調(diào)的正交注入鎖定分頻器結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明中提出的相位可調(diào)精確正交壓控振蕩器作進(jìn)一步說明。

傳統(tǒng)的正交壓控振蕩器結(jié)構(gòu)示意圖如附圖1所示。單個(gè)振蕩器由晶體管M1、M2（M3、M4）和諧振腔LC構(gòu)成。其中M1、M2（M3、M4）交叉耦合連接成負(fù)阻，與諧振腔一起產(chǎn)生一定頻率的自激振蕩。負(fù)阻接法可以抵消諧振腔中的能量損失，維持振蕩。諧振腔主要由電感L和電壓控制電容陣列(DCCA)以及電壓控制的可變電容組成。其中DCCA可以擴(kuò)展VCO的輸出頻率范圍，可變電容管則在控制電壓的作用下連續(xù)調(diào)節(jié)VCO的輸出。單個(gè)DCCA的單元如附圖2所示。壓控振蕩器的輸出I（Q）路信號(hào)經(jīng)過隔直電容之后，在偏置電壓Vb的作用下通過晶體管M3、M4（M7、M8）與Q（I）路信號(hào)進(jìn)行耦合作用，互相牽引，從而使得輸出信號(hào)相位正交。其中耦合輸入管與負(fù)阻管采用串聯(lián)連接的方式，每個(gè)振蕩器都由電流I進(jìn)行偏置。