无线通信系统电压控制振荡器的制作方法

vco(压控振荡器)是输出具有响应于输入控制电压而变化的频率的ac信号的振荡器电路。vco是用于广泛应用的基本组件，包括用于数据传输和恢复过程的雷达和通信系统(例如无线应用)。举例来说，vco用于pll(锁相环)电路、dll(延迟锁定环)电路和注入锁定振荡器。vco进一步用于频率转换，数据调制，时钟分配和时钟/数据恢复等应用。

背景技术在vco的操作中，常常将不期望的随机相位分量(被称为相位噪声)引入到振荡器输出中。这种随时间变化的相位噪声可能是由于振荡器组件中存在的热噪声，无源组件中的损耗以及其他因素造成的。振荡器相位噪声是包括许多无线通信应用、雷达、传感器、图像、数据转换器等许多振荡器应用中的关键性能指标。

技术实现要素：

鉴于上述问题提出了本发明，并且本发明的目的是减少功率传输和信号传输之间的相互影响并且同时实现稳定的功率传输和信号传输。

为解决上述问题，本发明提供了一种无线通信系统中的压控振荡器(vco)，包括：lc振荡电路，用于以振荡器频率产生振荡器输出信号；包括第一和第二交叉耦合半导体器件的振荡器核心，所述振荡器核心连接到所述振荡回路并被配置为向所述振荡回路提供反馈以帮助保持所述振荡器输出稳定；连接到振荡器核的电源节点，用于将vco连接到电压源；连接到振荡器核的尾节点，用于将vco连接到电流源；以及连接到电源节点和尾节点的噪声旁路电路，并联lc谐振电路和振荡器核心。

在一个示例中，压控振荡器还包括频率控制器，其被配置为将可变信号施加到噪声旁路电路以调节噪声旁路电路谐振的频率。

在一个示例中，频率控制包括可变电压源以将可变电压施加到旁路电路以调整噪声旁路电路谐振的频率。

在一个示例中，频率控制包括可变数字信号源，以将可变数字签名应用于旁路电路，以调整噪声旁路电路谐振的频率。

在一个示例中，电压控制振荡器还包括处于约为振荡器频率的两倍的频率的低阻抗路径，以至少部分地免除来自外部噪声的振荡器核心并降低来自交叉耦合半导体装置的噪声贡献。

在一个示例中，噪声旁路电路包括串联谐振，该串联谐振被调谐成以大约振荡器频率的两倍谐振。

在一个示例中，噪声旁路电路包括串联布置的电容器和电感器。

在一个示例中，噪声旁路电路包括串联布置的电容器和传输线。

在一个示例中，vco进一步包括频率控制，以将可变信号施加到旁路电路以调整噪声旁路电路谐振的频率。

附图说明

结合附图参考以下更详细的描述和权利要求，本发明的优点和特征将变得更好理解，其中相同的元件用相同的符号表示，并且其中：

图1是示意性地示出根据本发明的一个实施例的vco架构的框图；

图2是示意性地示出根据本发明另一实施例的vco架构的框图；

图3是示意性地示出根据本发明又一实施例的vco架构的框图。

具体实施方式

根据其优选实施例来呈现执行本发明的最佳模式。然而，本发明不限于所描述的实施例，并且本领域技术人员将认识到，在不偏离本发明的基本概念的情况下，本发明的许多其他实施例是可能的，并且任何这种变通也将落入本发明的范围。可以想象，本发明的其他类型和构造可以容易地结合到本发明的教导中，并且为了清楚和公开的目的而不是为了范围的限制，仅示出和描述一个特定的构造。

本文中的术语“一个”不表示数量的限制，而是表示存在一个或多个所提及的项目。

图1示出了根据本发明实施例的包含降噪技术202的vco200。图1的体系结构。图1包括与储能器102并联连接的电容器204和交叉耦合的晶体管112,114。该设计还包括一个连接在电感l106和vdd之间的rf扼流圈t1。

利用图1的设计，如图1所示，尾部噪声和电源噪声旁路了容器102和vco的交叉耦合晶体管112,114。在本发明的一个实施例中，电容器204的电容相对较大，并且作为示例，c204可以具有10nf的电容。

作为示例：37ghz振荡器的模拟相位噪声：-126.6dbc/hz来自尾源热噪声的贡献；25mhz偏移处的0.48×10-13v2/hz来自尾声源的82％的较低噪声。

图1的设计在图1中示出。在图1中，来自t1206的噪声也旁路通过储能器102和交叉耦合的晶体管112,114。在仿真中1还降低了交叉耦合晶体管对的噪声。

图2示出了本发明的一个替代实施例220，其中电感器222与电容器224串联。电感器222和电容器224被调谐为以两倍于振荡器频率(2fosc)共振，形成该频率下的低阻抗路径。由于朝向这个噪声旁路电路(由电感222和224形成)看到的阻抗低于朝向vco核心看到的阻抗，因此流入vco的2f.sub.osc处的尾电流源的噪声显着降低。在本发明的实施例中，如图2所示，与图2的设计相比，图1使用较小的组件。例如，在图1的体系结构中，如图2所示，可以使用100ph的t线和250ff的电容器224。作为例子：37ghz振荡器的模拟相位噪声：-126.6dbc/hz(与图1的c204一样好)。

在仿真中，图2还降低了交叉耦合晶体管对的噪声；并且在某些情况下，图2中的2f.sub短路比图2的电路略好。

图3描绘了本发明的第三实施例240。在这种设计中，使用传输线t2242代替电感器。线路t2和电容器244被调谐为以振荡器的两倍频率(2fosc)共振。t线242可以比图2的电感器222更易于在物理设计中实施。t线与油箱电感没有强耦合。

在本发明的实施例中，噪声旁路电路的频率可以改变。对于可以使用控制电压来改变振荡频率的压控振荡器，另一个控制电压可以适当地改变旁路电路的频率。例如，可以使用可变电容器(变容二极管)或可变传输线/电感器或两者来改变旁路电路的谐振频率。调谐旁路电路的谐振频率也可用于在vco在特定频率下振荡时在来自gm单元的噪声和来自尾部偏置电路的噪声之间进行折衷。这种折衷可以用作手动或基于数字的振荡器校准的相位噪声优化。

为了解决上述问题，本发明提供了一种无线通信系统中的压控振荡器(vco)，包括：lc振荡电路，被配置为以振荡器频率产生振荡器输出信号；包括第一和第二交叉耦合半导体器件的振荡器核心，所述振荡器核心连接到所述振荡回路并被配置为向所述振荡回路提供反馈以帮助保持所述振荡器输出稳定；连接到振荡器核的电源节点，用于将vco连接到电压源；连接到振荡器核的尾节点，用于将vco连接到电流源；以及连接到电源节点和尾节点的噪声旁路电路，并联lc谐振电路和振荡器核心。

在一个示例中，压控振荡器还包括频率控制器，其被配置为将可变信号施加到噪声旁路电路以调整噪声旁路电路谐振的频率。

在一个示例中，频率控制包括可变电压源，以将可变电压施加到旁路电路以调节噪声旁路电路谐振的频率。

在一个示例中，频率控制包括可变数字信号源，以将可变数字签名应用于旁路电路，以调整噪声旁路电路谐振的频率。

在一个示例中，电压控制振荡器还包括处于约为振荡器频率两倍的频率的低阻抗路径，以至少部分地免除来自外部噪声的振荡器核心并降低来自交叉耦合半导体装置的噪声贡献。

在一个示例中，噪声旁路电路包括被调谐为以约两倍于振荡器频率谐振的串联谐振。

在一个示例中，噪声旁路电路包括串联布置的电容器和电感器。

在一个示例中，噪声旁路电路包括串联布置的电容器和传输线。

在一个示例中，vco进一步包括频率控制以将可变信号施加到旁路电路以调节噪声旁路电路谐振的频率。

设计过程采用并结合了诸如hdl编译器和仿真模型构建工具之类的逻辑和物理设计工具来将处理设计结构以及所描绘的支持数据结构中的一些或全部以及任何另外的机械设计或数据(如果适用的话)生成第二个设计结构。设计结构驻留在存储介质或可编程门阵列上，数据格式用于交换机械设备和结构的数据(例如存储在iges，dxf，parasolidxt，jt，drg或用于存储的任何其他合适格式的信息或渲染这种机械设计结构)。设计结构优选地包括驻留在传输或数据存储介质上的一个或多个文件，数据结构或其他计算机编码的数据或指令，并且当由ecad系统处理时产生逻辑或其他功能等效形式的一个或多个上述的本发明的实施例。在一个实施例中，设计结构可以包括编译的，可执行的hdl仿真模型，其在功能上模拟上述设备。

设计结构还可以采用用于交换集成电路的布局数据和/或符号数据格式(例如存储在gdsii(gds2)，gl1，oasis，地图文件或任何其它合适格式中的信息)的数据格式用于存储这种设计数据结构)。设计结构可以包括诸如例如符号数据、映射文件、测试数据文件、设计内容文件、制造数据、布局参数、导线、金属水平、通孔、形状，用于路由通过生产线的数据，以及制造商或其他设计人员/开发人员为生产上述装置或结构所需的任何其他数据。然后，设计结构可以进入一个阶段，例如，设计结构进入制作阶段，被释放到制造阶段，被释放到掩模房子，被送到另一个设计房屋，被送回到客户等等。

如上所述的电路是用于集成电路芯片的设计的一部分。芯片设计以图形计算机编程语言创建，并存储在计算机存储介质(如磁盘，磁带，物理硬盘驱动器或虚拟硬盘驱动器，如存储访问网络中)中。如果设计者不制造用于制造芯片的芯片或光刻掩模，则设计者通过物理手段(例如，通过提供存储设计的存储介质的副本)或电子地(例如通过互联网)传输所得到的设计以这些实体直接或间接。然后将所存储的设计转换成用于制造光刻掩模的适当格式(例如，gdsii)，所述光刻掩模通常包括将要在晶片上形成的所讨论的芯片设计的多个副本。利用光刻掩模来限定待蚀刻或以其他方式处理的晶片(和/或其上的层)的区域。

如上所述的方法用于集成电路芯片的制造。所得到的集成电路芯片可由制造商以原始晶片形式(即，作为具有多个未封装芯片的单个晶片)，作为裸芯片或以封装形式分配。在后一种情况下，芯片安装在单芯片封装(例如塑料载体，引线固定在主板或其他更高级别的载体上)或多芯片封装(例如陶瓷载体，其具有一个或两个表面互连或埋入式互连)。在任何情况下，芯片然后与其他芯片，分立电路元件和/或其他信号处理设备集成为(a)中间产品(例如主板)或(b)最终产品的一部分。最终产品可以是包括集成电路芯片的任何产品，从玩具和其他低端应用到具有显示器，键盘或其他输入设备以及中央处理器的高级计算机产品。

虽然已经描述了目前被认为是本发明的优选实施例的内容，但是应该理解的是，可以对其做出各种修改，并且所附权利要求旨在涵盖所有这些修改，例如秋季在本发明的真实精神和范围内。

已经出于说明和描述的目的呈现了本发明的特定实施例的前述描述。它们并非旨在穷举或将本发明和使用方法限制于所公开的精确形式。显然，根据上述教导，许多修改和变化是可能的。选择和描述实施例是为了最好地解释本发明的原理及其实际应用，并由此使本领域的其他技术人员能够最佳地利用本发明以及具有适合于预期的特定用途的各种修改的各种实施例。应该理解的是，在不背离本发明的权利要求的精神或范围的情况下，可以考虑各种等同物的省略或替代，因为情况可能暗示或提供权宜之计，但意在涵盖本申请或实施。