[發明專利]一種應用于多模式毫米波通信的頻率綜合器

在審

• 申請號: 201811614601.6
• 申請日: 2018-12-27
• 公開（公告）號: CN109756225A
• 公開（公告）日: 2019-05-14
• 發明（設計）人: 馬順利;任俊彥;吳天祥;李寧;葉凡
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: H03L7/18
• 分類號: H03L7/18;H03L7/085;H03L7/093;H03L7/099
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;陸尤

本發明屬于集成電路技術領域，具體為一種應用于毫米波通訊的頻率綜合器。本發明的頻率綜合器的工作頻率為1GHz?80GHz；其電路結構包括一組振蕩器、一組倍頻器和一組分頻器；振蕩器采用交叉耦合的架構，其主要的頻率范圍是從10GHz?20GHz；首先經過二倍頻實現20GHz?40GHz，再經過二倍頻實現40GHz到80GHz；在低頻段經過分頻器依次二分頻實現1GHz?10GHz，在經過多次二次分頻，實現1GHz到80GHz的頻率范圍。

技術領域

本發明屬于繼承電路技術領域，具體涉及一種應用于多模式毫米波通信的頻率綜合器。

背景技術

多模式毫米波通信的頻率綜合器是毫米波通信的核心模塊，毫米波通信的頻率范圍包括5G的低頻26GHz，38GHz范圍，以及60GHz，E-band通道。為了滿足不同的頻率的通信范圍，頻率拓展技術是核心之一。實現頻率變化主要有三種方式，第一種方式是通過數字模擬合成技術（DDS）合成特定的頻率，但是DDS系統的時鐘頻率通常較低，無法實現毫米波的頻率。為了實現毫米的頻率范圍，DDS系統通常需要很多濾波器和混頻器。第二種方法就是通過控制VCO的電壓，直接產生掃頻信號；其存在的問題是VCO的掃頻線性度非常差，并且無法精確控制掃頻的帶寬。第三種方法是采用閉環的頻率綜合器的方式；頻率綜合器輸出的頻率范圍和頻率可以精確的控制。在PLL實現掃頻的過程中，VCO的控制電壓是動態變化的，無法實現不同頻帶之間的自由切換。因此傳統的掃頻頻率綜合器的輸出頻率范圍是有限的。假如可以實現多個頻段之間掃頻的切換，那么就可以實現更快的掃頻，如圖所示。

由于PLL的振蕩器，其控制電壓是動態的變化，無法實現從一個頻段自由切換到另外一個頻段。如果采用多振蕩器的方式交替工作就可以實現頻段的切換。本發明采用切換振蕩器的方式實現超寬帶的振蕩器，由于倍頻器的帶寬較寬，故采用單個倍頻；為了實現更低的頻率信號輸出，采用多級分頻器的輸出。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提出一種應用于多模式毫米波通信的頻率綜合器。

本發明提出的應用于多模式毫米波通信的頻率綜合器，其工作頻率范圍為1GHz--80GHz，可滿足5G通信、60GHz通信和E-band通信的頻率范圍要求；頻率綜合器電路包括鑒頻鑒相器、電荷泵、環路濾波器、振蕩器陣列、多模分頻器、2個倍頻器、3個分頻器、數字邏輯；其中，多模分頻器在數字邏輯的控制下進行工作，多模分頻器輸出耦合在鑒頻鑒相器的輸入，鑒頻鑒相器的另一個輸入耦合在參考時鐘的輸出；鑒頻鑒相器將多模分頻器的輸出和參考時鐘的輸出進行比較，從而產生差頻的信號；差頻的信號耦合在電荷泵的輸入，電荷泵的輸出耦合在環路濾波器的輸入，環路濾波器的輸出耦合在振蕩器陣列的輸入端；振蕩器陣列耦合在第一倍頻器的輸入，第一倍頻器的輸入耦合在第二倍頻器的輸入；振蕩器陣列的輸入耦合在5-10GHz分頻器的輸入，5-10GHz分頻器的輸出耦合在2.5-5GHz分頻器的輸入，2.5-5GHz分頻器的輸出耦合在1-2.5GHz數字分頻器的輸入；倍頻器的輸出和分頻器的輸出的頻率范圍為1GHz--80GHz；即為本發明頻率綜合器的工作頻率范圍。

本發明中，所述的振蕩器陣列，其頻率范圍從10GHz到20GHz，采用交叉耦合的方式實現這個頻率范圍。

優選地，所述振蕩器陣列至少有一個振蕩器，振蕩器的輸入耦合在濾波器的輸出，振蕩器的輸出耦合第一倍頻器的輸入。

優選地，所述第一倍頻器的輸出耦合在第二倍頻器的輸出。第一倍頻器的輸出和第二倍頻器的輸出均為最終的輸出。

優選地，所述振蕩器的輸出耦合在5-10GHz分頻器的輸入，5-10GHz分頻器的輸出耦合在2.5-5GHz分頻器的輸入。

優選地，所述2.5-5GHz分頻器的輸出耦合在1-2.5GHz數字分頻器的輸入；5-10GHz分頻器的輸出，2.5-5GHz分頻器的輸出以及1-2.5GHz數字分頻器輸出均為最終的輸出。