[發(fā)明專利]一種基于線性高Q值可調(diào)諧電感及高頻壓控振蕩器

有效

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• 申請日: 2021-06-08
• 公開（公告）號: CN113541607B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉術(shù)彬;常軍;梁鴻志;丁瑞雪;劉曉嫻;朱樟明
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號: H03B5/12
• 分類號: H03B5/12
• 代理公司: 西安嘉思特知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61230
• 代理人: 劉長春

本發(fā)明提供的一種基于線性高Q值可調(diào)諧電感及高頻壓控振蕩器，調(diào)整可調(diào)諧電感不同端口之間耦合電容C1，C2大小，可對電感感值進(jìn)行粗調(diào)與細(xì)調(diào)，粗調(diào)變化范圍可達(dá)10pH，細(xì)調(diào)精度達(dá)0.03pH/f，使得壓控振蕩器具有較寬的調(diào)頻范圍。并且本發(fā)明由于采用電容調(diào)節(jié)電感，與現(xiàn)有技術(shù)電阻調(diào)節(jié)感值的壓控振蕩器相比，并未引入其他多余的電阻，且能使得壓控振蕩器保持較高品質(zhì)因子Q值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于壓控振蕩器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于線性高Q值可調(diào)諧電感及高頻壓控振蕩器。

背景技術(shù)

鎖相環(huán)頻率綜合器電路直接影響著無線收發(fā)機(jī)性能的好壞，VCO是頻率綜合器中的核心模塊，VCO的調(diào)諧范圍確定了鎖相環(huán)系統(tǒng)的輸出頻帶，相位噪聲和功耗性能，對鎖相環(huán)乃至整個無線收發(fā)機(jī)系統(tǒng)至關(guān)重要。

振蕩器在受到自身之外的激勵信號實現(xiàn)穩(wěn)定振蕩，LC VCO應(yīng)用于GHz以上頻段，具有較好的相位噪聲。參考圖1a，圖1a為傳統(tǒng)LC VCO結(jié)構(gòu)。在圖1a中，L是高品質(zhì)因子三端電感，Csw為諧振腔內(nèi)開關(guān)電容，Cvar為諧振腔內(nèi)連續(xù)可調(diào)電容，為了實現(xiàn)寬帶調(diào)諧范圍，一般做法為增加Csw的尺寸或大小，從而VCO實現(xiàn)較寬的可調(diào)諧范圍。從物理實現(xiàn)上，由于增加Csw會引入更大的寄生電容，會導(dǎo)致頻率下降和起振穩(wěn)定性的衰減。所以在傳統(tǒng)使用固定電感的情況下，難以實現(xiàn)高頻、寬調(diào)諧范圍。

現(xiàn)有技術(shù)提出通過調(diào)節(jié)電阻來改變電感感值，參考圖1b所示，但所引入的較大的電阻會嚴(yán)重影響電感的品質(zhì)因子(Q值)，使相位噪聲和起振穩(wěn)定等性能惡化。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明提供了一種基于線性高Q值可調(diào)諧電感及高頻壓控振蕩器。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

第一方面，本發(fā)明提供的一種基于線性高Q值可調(diào)諧電感包括：呈規(guī)則八邊形結(jié)構(gòu)并左右軸對稱的外層電感材料、中間層電感材料以及內(nèi)層電感材料，內(nèi)層電感材料嵌套在中間層電感材料內(nèi)，中間層電感材料嵌套在外層電感材料內(nèi)，外層電感材料、中間層電感材料以及內(nèi)層電感材料在同一方向的邊平行，從內(nèi)層電感材料的外邊沿起始，在對稱軸上抽頭出中間抽頭MID端口，對稱軸的下方向，在中間層電感材料、外層電感材料以及內(nèi)層電感材料開設(shè)有端口通道，外層電感材料的端口通道大于中間層電感材料的端口通道，中間層電感材料的端口通道大于內(nèi)層電感端口通道。

其中，外層電感材料、中間層電感材料以及內(nèi)層電感材料包括銅以及磁芯。

可選的，外層電感材料以及中間層電感材料在壓控振蕩器應(yīng)用時，外層電感材料以及中間層電感材料的端口通道之間連接有精調(diào)電容C1，中間層電感材料以及內(nèi)層層電感材料在壓控振蕩器中應(yīng)用時，中間層電感材料以及內(nèi)層電感材料的端口通道之間連接有粗調(diào)電容C2。

第二方面，本發(fā)明提供的一種基于線性高Q值可調(diào)諧電感的高頻壓控振蕩器，使用第一方面的可調(diào)諧電感，高頻壓控振蕩器包括：

由可調(diào)電感電路部分以及非電感電路部分構(gòu)成的壓控振蕩器電路，

其中，壓控振蕩器電路中的可調(diào)電感部分包括：外層電感材料、中間層電感材料以及內(nèi)層電感材料分別等效為的第一電感L1、第二電感L2、第三電感L3的可調(diào)諧電感等效電路，用于調(diào)節(jié)第一電感L1、第二電感L2、第三電感L3的精調(diào)電容C1以及粗調(diào)電容C2；

其中，可調(diào)諧電感等效電路呈對稱結(jié)構(gòu)，對稱結(jié)構(gòu)包括第一對稱部分以及第二對稱部分，每個對稱部分包括第一電感L1、第二電感L2、第三電感L3；每個對稱部分的第三電感L3與另一對稱部分的第二電感L2耦合，耦合系數(shù)為K2；每個對稱部分各自的第一電感L1與各自的第二電感L2耦合，耦合系數(shù)為K1；每個對稱部分各自的第一電感L1與各自的第二電感L2一端同時連接電源電壓VDD，一端之間連接精調(diào)電容C1，每個對稱部分各自的第三電感L3與其耦合的第二電感L2的一端同時接入連接電源VDD，另一端之間連接粗調(diào)電容C2。