[發明專利]用于超寬帶毫米波可重構注入鎖定多模式單端輸出倍頻器

有效

• 申請號: 202010987774.3
• 申請日: 2020-09-18
• 公開（公告）號: CN112350669B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 馬凱學;王志鵬;馬宗琳;傅海鵬;鄭玉學;王雍赟
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H03B19/14
• 分類號: H03B19/14
• 代理公司: 天津市三利專利商標代理有限公司 12107
• 代理人: 徐金生

本發明公開了用于超寬帶毫米波可重構注入鎖定多模式單端輸出倍頻器，包括三倍頻模塊和二倍頻模塊；對于三倍頻模塊，該三倍頻模塊包括直流電源DC1～DC2、三極管PMOS1～PMOS3、三極管NMOS1～NMOS4、變壓器T1、變壓器T2、電感L1、電感L4、電容C1和電容C2；對于二倍頻模塊，該二倍頻模塊包括直流電源DC3、三極管NMOS5～NMOS10、電感L2以及三極管PMOS4。本發明結構設計科學，可以有效解決傳統的5G頻率源輸出帶寬小、相位噪聲差、芯片面積大、工作效率低等問題，實現高性能頻率源系統設計，具有重大的生產實踐意義。

技術領域

本發明涉及毫米波5G通信芯片技術領域，特別是涉及用于超寬帶毫米波可重構注入鎖定多模式單端輸出倍頻器。

背景技術

毫米波通信系統因通信速率快、可利用率高等優點，受到學術界和工業界的青睞。以第五代移動通信(5G)為例，各國均部署了多個可開發頻段，如中國工業與信息化部批準了24.75-27.5GHz和37-42.5GHz頻段用于5G研發；美國聯邦通信委員會開放了28(27.5-28.35GHz)、37(37-38.6GHz)和39(38.6-40GHz)三個主要通信頻段。因此，若能開發覆蓋多個頻段的射頻通信系統，如具有24.75GHz-42.5GHz帶寬，則該系統的使用范圍和可用性將會大大提升。但是，射頻前端中頻率源的帶寬和相位噪聲限制整個通信系統的發展，亟須新的技術在保證頻率源輸出相位噪聲的前提下，擴展帶寬。

目前，多數頻率源系統直接利用高頻、寬帶鎖相環(PLL)輸出信號作為本振源，但該模式下，超寬帶VCO(壓控振蕩器)的設計面臨挑戰，在輸出相位噪聲、工作效率以及穩定性方面不能兼顧，往往不能滿足5G通信的要求。

另一種常用的模式是采用寬帶倍頻器，將鎖相環(PLL)輸出的信號N倍頻，相較于前一種，壓控振蕩器(VCO)的輸出帶寬進一步減小，但是對寬帶的倍頻器的設計提出挑戰，單一的倍頻模式很難實現24.75-42.5GHz的寬帶需求。

此外，多模式倍頻器的應用可以最大程度降低壓控振蕩器(VCO)輸出帶寬，最優化鎖相環(PLL)輸出相位噪聲，但是，傳統的多模式倍頻器伴隨著多端口輸出，不同模式之間的電路是相互獨立，相當于系統內部集成多個倍頻芯片，占用較大芯片面積、增加功耗。同時，多端口不利于后端電路的級聯。

綜上所述，為了解決5G頻率源模塊工作帶寬問題、相位噪聲問題、工作效率問題、小型化問題，目前迫切需要提出一種技術，能夠滿足5G通信系統的高速、低誤碼率要求，使得頻率源向寬帶，低相噪發展。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術存在的技術缺陷，提供用于超寬帶毫米波可重構注入鎖定多模式單端輸出倍頻器。

為此，本發明提供了用于超寬帶毫米波可重構注入鎖定多模式單端輸出倍頻器，包括三倍頻模塊和二倍頻模塊；

對于三倍頻模塊，該三倍頻模塊包括直流電源DC1～DC2、三極管PMOS1～PMOS3、三極管NMOS1～NMOS4、變壓器T1、變壓器T2、電感L1、電感L4、電容C1和電容C2；

直流電源DC2的正極，連接三極管PMOS3的源極；

直流電源DC2的負極接地；

三極PMOS3的漏極，與電感L1的共模點相連接；

電感L1的兩端，分別通過變壓器T1的輸出線圈和變壓器T2的輸出線圈，與交叉對管NMOS1和NMOS2的漏極相連接；

NMOS1的源極和NMOS2的源極，分別接地；

直流電源DC1的正極，分別連接三極管PMOS1的源極和PMOS2的源極；

直流電源DC1的負極，接地；

三極管PMOS1的柵極，和三極管NMOPS3的柵極相接；