一种宽频率范围噪声循环振荡器

本发明涉及微电子，尤其涉及一种宽频率范围噪声循环振荡器。

背景技术：

1、压控振荡器（voltage-controlled oscillator，vco）是电子电路设计中的重要组成部分，它在无线通信、射频信号生成、时钟信号生成等领域具有广泛的应用。设计压控振荡器需要综合考虑频率范围、调谐性能、噪声性能、功耗等多个因素，以满足不同应用领域的需求。目前，压控振荡器在宽频率调谐范围上维持低相位噪声是一个巨大的挑战。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种宽频率范围噪声循环振荡器，以解决压控振荡器在宽频率调谐范围上难以维持低相位噪声的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明是采用下述方案实现的：

3、本发明提供了一种宽频率范围噪声循环振荡器，包括相同拓扑的上频带振荡器和下频带振荡器，上频带振荡器和下频带振荡器耦合，上频带振荡器和下频带振荡器的谐振频率不同，上频带振荡器包括相互并联的第一有源核心电路、第一lc谐振电路和第一开关电容阵列，下频带振荡器包括相互并联的第二有源核心电路、第二lc谐振电路和第二开关电容阵列。

4、进一步地，第一有源核心电路包括第一晶体管（101）、第二晶体管（103）、第三晶体管（105）和第四晶体管（107），第一晶体管（101）的栅极和源极分别连接第四晶体管（107）的栅极和第三晶体管（105）的源极，第二晶体管（103）的栅极和源极分别连接第三晶体管（105）的栅极和第四晶体管（107）的源极，第一晶体管（101）和第三晶体管（105）的源极连接上频带振荡器一路的电感负载端，第二晶体管（103）和第四晶体管（107）的源极连接下频带振荡器另一路的电感负载端，第一晶体管（101）的漏极和第二晶体管（103）的漏极分别连接电源电压，第一晶体管（101）和第三晶体管（105）的源极连接第二晶体管（103）和第四晶体管（107）的源极，第一晶体管（101）和第二晶体管（103）形成共漏极，第三晶体管（105）和第四晶体管（107）形成交叉耦合电路，共漏极和交叉耦合电路构成噪声循环结构。

5、进一步地，第二有源核心电路包括第五晶体管（111）、第六晶体管（113）、第七晶体管（115）和第八晶体管（117），第五晶体管（111）的栅极和源极分别连接第八晶体管（117）的栅极和第七晶体管（115）的源极，第六晶体管（113）的栅极和源极分别连接第七晶体管（115）的栅极和第八晶体管（117）的源极，第五晶体管（111）和第七晶体管（115）的源极连接上频带振荡器一路的电感负载端，第六晶体管（113）和第八晶体管（117）的源极连接下频带振荡器另一路的电感负载端，第五晶体管（111）的漏极和第六晶体管（113）的漏极分别连接电源电压，第五晶体管（111）和第七晶体管（115）的源极连接第六晶体管（113）和第八晶体管（117）的源极，第五晶体管（111）和第六晶体管（113）形成共漏极，第七晶体管（115）和第八晶体管（117）形成交叉耦合电路，共漏极和交叉耦合电路构成噪声循环结构。

6、进一步地，第一lc谐振电路包括第三晶体管（105）、第四晶体管（107）、第一可变电容（401）、第二可变电容（402）和第一电容（400），第三晶体管（105）和第四晶体管（107）交叉耦合，第一可变电容（401）和第二可变电容（402）串联并与第一电容（400）并联形成第一并联电路，第一并联电路的一端连接输出vcon端，另一端连接输出vcop端，第一可变电容（401）和第二可变电容（402）中间连接控制电压vc。

7、进一步地，第二lc谐振电路包括第七晶体管（115）、第八晶体管（117）、第三可变电容（411）、第四可变电容（412）和第二电容（410），第七晶体管（115）和第八晶体管（117）交叉耦合，第三可变电容（411）和第四可变电容（412）串联并与第二电容（410）并联形成第二并联电路，第二并联电路的一端连接输出vcon端，另一端连接输出vcop端，第三可变电容（411）和第四可变电容（412）中间连接控制电压vc。

8、进一步地，上频带振荡器的电感负载端包括第一电感（201）、第二电感（202）、第五电阻（301）和第六电阻（302），第一电感（201）、第二电感（202）、第五电阻（301）和第六电阻（302）形成电路偏置负载，第一电感（201）的一端与第五电阻（301）的一端连接，另一端连接第一晶体管（101）和第三晶体管（105）的源极，第二电感（202）的一端与第六电阻（302）的一端连接，另一端连接第二晶体管（103）和第四晶体管（107）的源极，第五电阻（301）的另一端和第六电阻（302）的另一端相连并接地。

9、进一步地，下频带振荡器的电感负载端包括第三电感（211）、第四电感（212）、第七电阻（311）和第八电阻（312），第三电感（211）、第四电感（212）、第七电阻（311）和第八电阻（312）形成电路偏置负载，第三电感（211）的一端与第七电阻（311）的一端连接，另一端连接第五晶体管（111）和第七晶体管（115）的源极，第四电感（212）的一端与第八电阻（312）的一端连接，另一端连接第六晶体管（113）和第八晶体管（117）的源极，第七电阻（311）的另一端和第八电阻（312）的另一端相连并接地。

10、进一步地，上频带振荡器和下频带振荡器通过变压器实现耦合，耦合系数为k。

11、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：本发明通过噪声循环技术和上下两个频带振荡器可以同时实现宽频率调谐和低相位噪声。

技术特征：

1.一种宽频率范围噪声循环振荡器，其特征在于，包括相同拓扑的上频带振荡器和下频带振荡器，上频带振荡器和下频带振荡器耦合，上频带振荡器和下频带振荡器的谐振频率不同，上频带振荡器包括相互并联的第一有源核心电路、第一lc谐振电路和第一开关电容阵列，下频带振荡器包括相互并联的第二有源核心电路、第二lc谐振电路和第二开关电容阵列。

2.根据权利要求1所述宽频率范围噪声循环振荡器，其特征在于，第一有源核心电路包括第一晶体管（101）、第二晶体管（103）、第三晶体管（105）和第四晶体管（107），第一晶体管（101）的栅极和源极分别连接第四晶体管（107）的栅极和第三晶体管（105）的源极，第二晶体管（103）的栅极和源极分别连接第三晶体管（105）的栅极和第四晶体管（107）的源极，第一晶体管（101）和第三晶体管（105）的源极连接上频带振荡器一路的电感负载端，第二晶体管（103）和第四晶体管（107）的源极连接下频带振荡器另一路的电感负载端，第一晶体管（101）的漏极和第二晶体管（103）的漏极分别连接电源电压，第一晶体管（101）和第三晶体管（105）的源极连接第二晶体管（103）和第四晶体管（107）的源极，第一晶体管（101）和第二晶体管（103）形成共漏极，第三晶体管（105）和第四晶体管（107）形成交叉耦合电路，共漏极和交叉耦合电路构成噪声循环结构。

3.根据权利要求1所述宽频率范围噪声循环振荡器，其特征在于，第二有源核心电路包括第五晶体管（111）、第六晶体管（113）、第七晶体管（115）和第八晶体管（117），第五晶体管（111）的栅极和源极分别连接第八晶体管（117）的栅极和第七晶体管（115）的源极，第六晶体管（113）的栅极和源极分别连接第七晶体管（115）的栅极和第八晶体管（117）的源极，第五晶体管（111）和第七晶体管（115）的源极连接上频带振荡器一路的电感负载端，第六晶体管（113）和第八晶体管（117）的源极连接下频带振荡器另一路的电感负载端，第五晶体管（111）的漏极和第六晶体管（113）的漏极分别连接电源电压，第五晶体管（111）和第七晶体管（115）的源极连接第六晶体管（113）和第八晶体管（117）的源极，第五晶体管（111）和第六晶体管（113）形成共漏极，第七晶体管（115）和第八晶体管（117）形成交叉耦合电路，共漏极和交叉耦合电路构成噪声循环结构。

4.根据权利要求1所述宽频率范围噪声循环振荡器，其特征在于，第一lc谐振电路包括第三晶体管（105）、第四晶体管（107）、第一可变电容（401）、第二可变电容（402）和第一电容（400），第三晶体管（105）和第四晶体管（107）交叉耦合，第一可变电容（401）和第二可变电容（402）串联并与第一电容（400）并联形成第一并联电路，第一并联电路的一端连接输出vcon端，另一端连接输出vcop端，第一可变电容（401）和第二可变电容（402）中间连接控制电压vc。

5.根据权利要求1所述宽频率范围噪声循环振荡器，其特征在于，第二lc谐振电路包括第七晶体管（115）、第八晶体管（117）、第三可变电容（411）、第四可变电容（412）和第二电容（410），第七晶体管（115）和第八晶体管（117）交叉耦合，第三可变电容（411）和第四可变电容（412）串联并与第二电容（410）并联形成第二并联电路，第二并联电路的一端连接输出vcon端，另一端连接输出vcop端，第三可变电容（411）和第四可变电容（412）中间连接控制电压vc。

6.根据权利要求2所述宽频率范围噪声循环振荡器，其特征在于，上频带振荡器的电感负载端包括第一电感（201）、第二电感（202）、第五电阻（301）和第六电阻（302），第一电感（201）、第二电感（202）、第五电阻（301）和第六电阻（302）形成电路偏置负载，第一电感（201）的一端与第五电阻（301）的一端连接，另一端连接第一晶体管（101）和第三晶体管（105）的源极，第二电感（202）的一端与第六电阻（302）的一端连接，另一端连接第二晶体管（103）和第四晶体管（107）的源极，第五电阻（301）的另一端和第六电阻（302）的另一端相连并接地。

7.根据权利要求3所述宽频率范围噪声循环振荡器，其特征在于，下频带振荡器的电感负载端包括第三电感（211）、第四电感（212）、第七电阻（311）和第八电阻（312），第三电感（211）、第四电感（212）、第七电阻（311）和第八电阻（312）形成电路偏置负载，第三电感（211）的一端与第七电阻（311）的一端连接，另一端连接第五晶体管（111）和第七晶体管（115）的源极，第四电感（212）的一端与第八电阻（312）的一端连接，另一端连接第六晶体管（113）和第八晶体管（117）的源极，第七电阻（311）的另一端和第八电阻（312）的另一端相连并接地。

8.根据权利要求1所述宽频率范围噪声循环振荡器，其特征在于，上频带振荡器和下频带振荡器通过变压器实现耦合，耦合系数为k。

技术总结
本发明公开了一种宽频率范围噪声循环振荡器，包括相同拓扑的上频带振荡器和下频带振荡器，上频带振荡器和下频带振荡器耦合，上频带振荡器和下频带振荡器的谐振频率不同，上频带振荡器包括相互并联的第一有源核心电路、第一LC谐振电路和第一开关电容阵列，下频带振荡器包括相互并联的第二有源核心电路、第二LC谐振电路和第二开关电容阵列。本发明通过噪声循环技术和上下两个频带振荡器耦合可以同时实现宽频率调谐和低相位噪声。

技术研发人员：章溪晴,吉新村,徐涛,卢天潇,朱家呈
受保护的技术使用者：南京邮电大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19