一种电容阵列结构线性宽带压控振荡器的制作方法

本发明涉及了一种压控振荡器，尤其涉及了一种电容阵列结构线性宽带压控振荡器。

背景技术：

在射频通信系统中，全集成锁相环频率综合器是一个十分关键的模块，为系统提供精准、纯粹且稳定的本振信号，使系统可以较好地进行变频处理（将接收到的射频信号降低频率后送入低频的基带，或者将基带信号上变频转换成射频信号发射出去）。压控振荡器（VCO）锁相环中最关键的模块。传统VCO采用电感和变容管构成振荡腔，利用数字信号控制的电容阵列进行粗略调谐，扩大工作频率范围；利用加载在变容管上的模拟电压进行精确调谐。传统的电容阵列一般使用二进制加权或者线性叠加，当打开的开关数n 增加时，步进频率增加，调谐增益KVCO减小，从而影响PLL的锁定时间、频谱纯度和稳定性等性能。

针对精确调谐特性的优化方法有很多，主要包括调谐电压分压法、不同偏置电压的变容管阵列、采用线性度较高的二极管作为变容管、可变电流源以及其他方法。调谐分压法主要是等比例减小实际的调谐电压，通过牺牲调谐增益KVCO来得到较好的线性度，缺点是对于相同范围的输入电压，精确调谐范围缩小。不同偏置电压法主要是利用傅里叶变换原理将几个变容管的调谐特性叠加，以得到较好的线性度，但需要多个偏置电压和多组变容管，不但占用了较大的面积，而且增加了电路的复杂度。二极管作为变容管虽然得到较好的调谐特性，但二极管本身电容值变化范围小，限制了调谐范围，而且相同电容值的二极管尺寸也大于MOS变容管，占用面积较大。

可见，在不增加占用面积的条件下，取得线性的粗调谐特是关键技术，具有广泛的应用前景。

技术实现要素：

本发明所要解决的主要技术问题是提供一种电容阵列结构线性宽带压控振荡器，能够在不增加占用面积的条件下，取得线性的粗调谐特。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种电容阵列结构线性宽带压控振荡器，包括：1组MOS电容，4路数字控制信号控制电阻阵列和电流源阵列得到1组偏置直流电压进行粗调谐；1路模拟控制电压通过电流叠加的方式叠加在MOS电容的控制电压上，进行精细调谐。电阻阵列控制不同数字控制信号下的调谐增益KVCO，与电流源阵列共同产生直流偏置电压以控制步进频率，可以灵活地精确设置不同数字信号控制下的电容值大小，取得线性的粗调谐特性。

相较于现有技术，本发明的技术方案具备以下有益效果：本发明提供了一种电容阵列结构线性宽带压控振荡器，调谐范围为5~5.87 GHz，调谐增益变化范围为－900~－450 MHz/V。

附图说明

图1为本发明的结构框图；

图2为电阻阵列原理图。

具体实施方式

下文结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

参考图1，一种电容阵列结构线性宽带压控振荡器，包括：1组MOS电容，4路数字控制信号控制电阻阵列和电流源阵列得到1组偏置直流电压进行粗调谐；1路模拟控制电压通过电流叠加的方式叠加在MOS电容的控制电压上，进行精细调谐。电阻阵列控制不同数字控制信号下的调谐增益KVCO，与电流源阵列共同产生直流偏置电压以控制步进频率，可以灵活地精确设置不同数字信号控制下的电容值大小，取得线性的粗调谐特性。

电阻阵列，根据式1

（1）

调谐增益KVCO 与电阻呈正比，可以利用电阻阵列抵消不同数字控制信号下KVCO的差异。当数字控制信号的高电平数量n增加时，总电容Ctotal减小，KVCO增大，如式2所示

（2）

这时需要较小的电阻来减小调谐增益；在n较小时，要使用较大的电阻来提高调谐增益。其中，的变化也需要考虑，由于采用了递增的阵列，电阻阵列与n依然呈反比关系。

如图2所示，当数字控制信号S1~S4依次输入高电平控制信号时，开关管NMOS3~NMOS0依次打开，电阻R5~R2依次短路，等效电阻随着数字控制信号S1~S4依次输入高电平控制信号而减小。电阻阵列需要合理选择，由于直流偏置电压已经确定，总的电阻值决定了直流偏置电压电路的电流大小，也就决定了直流偏置电压电路的功耗大小。由于开关NMOS管也具有阻抗，需要进行微调，以保证对应数字控制信号下的电阻满足要求。R1~R5 的值分别为1 300，130，120，220，480 Ω。

电流源阵列，利用电阻阵列调整不同数字控制信号下的调谐增益，由式3可以计算出不同数字控制信号下的电流大小。

（3）

当数字控制信号S1~S4依次输入高电平控制信号时，PMOS 开关管依次关断，电流逐渐减小。当所有PMOS开关管打开时，n为0，此时直流偏置电压最大，为0.97V，总电阻为2250Ω，电流最大，为0.43mA。通过设置调谐电压控制支路MOS管的宽长比，调节调谐电流大小，从而控制同一数字控制信号下的调谐范围。

本实施例中，所述一种电容阵列结构线性宽带压控振荡器，调谐范围为5~5.87 GHz，调谐增益变化范围为－900~－450 MHz/V。

以上所述，仅为本发明较佳实施例，不以此限定本发明实施的范围，依本发明的技术方案及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应属于本发明涵盖的范围。