一种K波段GaAs MESFET压控振荡器的设计

利用微波晶体管的负阻特性,基于Agilent ADS软件,设计出一种K波段微带结构、变容管调谐的MESFET压控振荡器(VCO)。对VCO进行实测．结果表明,VCO的中心频率为20.56GHz,调频带宽大于100MHz,带内输出功率大于2mW,相位噪声大于-90dBc／Hz@100kHz,满足实际应用。     

基于取样鉴相器的谐波混频低相噪PDRO设计

基于取样鉴相器设计了一款低相位噪声的谐波混频锁相介质振荡器(HMPDRO)。利用取样鉴相器中的阶跃二极管和肖特基混频二极管并联结构构建了谐波混频器。采用陶瓷介质振荡器(DRO)来保证载波较低的远端相位噪声。该电路在载波14.01GHz相位噪声分别为-109.8dBc/Hz@1kHz、-112.0dBc/Hz@10kHz、-113.5dBc/Hz@100kHz、-144.7dBc/Hz@1 MHz,杂波抑制80dBc。     

低相位噪声VCO的设计

设计了一个用于移动通信中继站的低相位噪声压控振荡器(VCO)。该VCO采用了考皮兹结构,谐振器使用LC器件,放大器件使用双极结型晶体管(BJT)。其频率调动范围为730～840 MHz,压控灵敏度为22 MHz/V,输出功率为10.7 dBm。在800 MHz中心频率处,其实测相位噪声分别为-99.42 dBc/Hz@10 kHz,-116.44 dBc/Hz@100 kHz,-135.06 dBc/Hz@1 MHz。提出了一种采用基极低频滤波的办法消除VCO的杂散频率,整个测试频段内观察不到明显的杂散。阐述了VCO相位噪声的主要来源,给出了低噪声VCO的设计方法。理论计算,仿真结果和实物测试取得了一致的结论,对低噪声VCO的设计提供了一定的参考。     

基于可调谐LC谐振回路的双频VCO

采用嵌有交叉耦合晶体管对的LC谐振回路结构,利用其固有的多种振荡模式,设计了一款用于多标准射频收发器的压控振荡器(VCO)。该电路通过变容管开关偏置的作用,操作于高频串联谐振和低频并联谐振两个模式,并且输出的所有频率都与谐波无关。通过累积型MOS变容管的调谐作用对LC谐振回路的节点阻抗进行改变,实现振荡器在两个模式下的切换。基于TSMC 0. 18μm 1P6M CMOS工艺实现文中所提出的VCO,测试表明:该VCO的振荡频率为2.92 GHz~3.23GHz和7.31 GHz~8.2 GHz,该两个频带的相位噪声分别为-128.22 dBc/Hz@1 MHz和-123.2 dBc/Hz@1 MHz。     

基于新颖调谐谐振器的低相噪VCO设计

介绍了一种采用新颖谐振器的低相位噪声窄带压控振荡器(VCO)的设计方法。该谐振器采用源与负载横向交叉耦合结构,形成一个传输零点,提高了谐振器的Q值。该谐振器通过弱耦合与变容二极管连接,从而实现电压控制滤波器通带中心频率调谐。利用该谐振器设计了一个窄带VCO,并在先进设计系统(ADS)软件里仿真验证。该VCO中心频率6.15 GHz,在调谐电压从0到15 V的范围内调谐带宽60 MHz,相位噪声在整个调谐范围内优于-132 dBc/Hz@1MHz,输出功率为8.4 dBm,功率平坦度±0.1 dBm。     

低噪声整数频率合成芯片的设计

设计了一个锁相环频率合成芯片。该芯片集晶体振荡电路、鉴频鉴相器、电荷泵、分频器、低通环路滤波器和压控振荡器(VCO)等电路于一体。详细分析了频率综合器中的各个关键模块,利用MATLAB软件优化环路参数,简化了电荷泵、VCO和片内环路参数的相关设计。最后,给出了芯片照片和流片测试结果,验证了设计方法和电路设计的正确性。该芯片在0.35μm CMOS工艺下进行了流片,测试结果表明,电源电压3 V,电流25 mA,芯片面积为5.4 mm2(3 000μm×1 800μm)。输出频率0.8~1.2 GHz,步进50 MHz,单边带相位噪声优于-106 dBc/Hz@1 kHz,-106 dBc/Hz@10 kHz,-115 dBc/Hz@100 kHz,-124 dBc/Hz@1MHz,-140 dBc/Hz@10 MHz。     

一种高性能全差分双环路VCO的设计

设计了一种基于SMIC 0.18μm RF 1P6MCMOS工艺的高性能全差分环形压控振荡器(ring-VCO),采用双环连接方式,并运用交叉耦合正反馈来提高性能。在1.8V电源电压下对电路进行仿真,结果表明:1)中心频率为500MHz的环形VCO频率调谐范围为341～658MHz,增益最大值Kvco为-278.8MHz/V,谐振在500MHz下VCO的相位噪声为-104dBc/Hz@1MHz,功耗为22mW;2)中心频率为2.5GHz的环形VCO频率调谐范围为2.27～2.79GHz,增益最大值Kvco为-514.6MHz/V,谐振在2.5GHz下VCO的相位噪声为-98dBc/Hz@1MHz,功耗为32mW。该VCO适用于低压电路、高精度锁相环等。     

一种2 μm GaAs HBT低相噪宽带VCO

提出了一种2 μm GaAs HBT工艺的低相噪宽带压控振荡器(VCO)。与CMOS工艺相比,采用HBT工艺设计的VCO噪声性能更好,具有较大的电流放大倍数和跨导。该VCO采用差分 Colpitts 结构,并对无源器件进行结构优化,在4.1 GHz处,片上螺旋电感的品质因数超过21,实现了较低的相位噪声。通过二极管组成变容阵列,实现了较宽的调谐范围。流片测试结果表明,VCO 调谐范围为3.370~4.147 GHz,最大输出功率为－16.13 dBm,直流功耗为43 mW。在振荡频率为 4.1 GHz 时,相位噪声为－125.2 dBc/Hz@1 MHz。该VCO在相对较宽的调谐范围内实现了较低的相位噪声。     

一个8GHz高功率AlGaN/GaN HEMT VCO

基于中科院微电子所的AlGaN/GaN HEMT工艺研制了一个X波段高功率混合集成压控振荡器（VCO）。电路采用源端调谐的负阻型结构,主谐振腔由开路微带和短路微带并联构成,实现高Q值设计。在偏置条件为VD=20V, VG=-1.9V, ID=150mA时,VCO在中心频率8.15 GHz处输出功率达到28 dBm,效率21%,相位噪声-85 dBc/Hz@100 KHz,-128 dBc/Hz@1 MHz。调谐电压0~5V时,调谐范围50 MHz。分析了器件闪烁噪声对GaN HEMT基振荡器相位噪声性能的主导作用。测试结果显示了AlGaN/GaN HEMT工艺在高功率低噪声微波频率源中的应用前景。     

应用于UHF RFID阅读器中低相位噪声LC VCO设计

设计了一种应用于860～960 MHz UHF RFID阅读器低相位噪声的CMOS LC压控振荡器.电路经过一个SCL结构的1/2分频器输出四相正交信号.电路设计采用SMIC 0.18μm CMOS工艺库和Cadence SpectreRF仿真器.仿真结果表明:VCO在分频前,实现了调频范围为1620～2020MHz;在振荡频率为1.8GHz时,相位噪声为-127.5dBc/Hz@lMHz;VCO经过2分频电路后,实现了调频范围为810～1010MHz;在频率900MHz,其相位噪声-133.5dBc/Hz@1MHz.     

新型复合沟道Al0.3Ga0.7N/Al0.05Ga0.95N/GaN HEMT低相位噪声微波单片集成压控振荡器

设计并研制了一种新型复合沟道Al0.3Ga0.7N/Al0.05Ga0.95N/GaN HEMT(CC-HEMT)微波单片集成压控振荡器(VCO),且测试了电路的性能.CC-HEMT的栅长为1μm,栅宽为100μm.叉指金属-半导体-金属(MSM)变容二极管被设计用于调谐VCO频率.为提高螺旋电感的Q值,聚酰亚胺介质被插入在电感金属层与外延在蓝宝石上GaN层之间.当CC-HEMT的直流偏置为Vgs=-3V,Vds=6V,变容二极管的调谐电压从5.5V到8.5V时,VCO的频率变化从7.04GHz到7.29GHz,平均输出功率为10dBm,平均功率附加效率为10.4%.当加在变容二极管上电压为6.7V时,测得的相位噪声为-86.25dBc/Hz(在频偏100KHz时)和-108dB/Hz(在频偏1MHz时),这个结果也是整个调谐范围的平均值.据我们所知,这个相位噪声测试结果是文献报道中基于GaN HEMT单片VCO的最好结果.     

射频卫星电视天线电路中LC压控振荡器设计

本文设计了一款应用于卫星电视天线电路中低功耗、低相噪的宽带单片集成压控振荡器。该振荡器利用PMOS尾电流源和MIM电容阵列结构。在保证调谐范围的前提下,有效的降低了相位噪声。使得该压控振荡器实现了3.384GHz~4.022GHz频段的覆盖,在中心频率为3.7GHz时,100Hz和1MHz频偏处的相位噪声分别为-90.4dBc/Hz和-119.1dBc/Hz,工作电压下为1.8V,功耗仅为2.5mW。     

An 8 GHz high power AlGaN/GaN HEMT VCO

A high power X-band hybrid microwave integrated voltage controlled oscillator(VCO) based on Al-GaN /GaN HEMT is presented.The oscillator design utilizes a common-gate negative resistance structure with open and short-circuit stub microstrip lines as the main resonator for a high Q factor.The VCO operating at 20 V drain bias and-1.9 V gate bias exhibits an output power of 28 dBm at the center frequency of 8.15 GHz with an efficiency of 21%.Phase noise is estimated to be -85 dBc/Hz at 100 kHz offset and -1...     

A 12-GHz Fully Integrated Cascode CMOS LC VCO With Q-Enhancement Circuit

A fully integrated complementary metal oxide semiconductor (CMOS) cascode LC voltage controlled oscillator (VCO) with Q-enhancement technique has been designed for high frequency and low phase noise. The symmetrical cascode architecture is implemented with negative conductance circuit for improving phase noise performance in 0.18 mum CMOS technology. The measured phase noise is -110.8 dBc/Hz at the offset frequency of 1 MHz. The tuning range of 630 MHz is achieved with the control voltage from 0.6 to 1.4 V. The VCO draws 4.5 mA in a differential core circuit from 1.8 V supply.     

Simple K-band MMIC VCO utilizing a miniaturized hairpin resonator and a three-terminal p-HEMT varactor with low phase noise and high output power properties

Presents a fully monolithic K-band MMIC voltage-controlled oscillator (VCO) implemented by using a 0.25 /spl mu/m AlGaAs/InGaAs pseudomorphic HEMT (p-HEMT) technology. The use of a half-wavelength miniaturized hairpin-shaped resonator and a three-terminal p-HEMT varactor was effective in reducing the chip size and simplifying fabrication processes of the microwave MMIC VCO without impairing the performance of the circuit. The VCO provides a typical output power of 11.5 dBm at 20.8 GHz and a free-running phase noise of -82 dBc/Hz at 100 kHz offset and -95 dBc/Hz at 1 MHz offset. It also shows a tuning range of 70 MHz with little reduction in output power and high yield properties. The chip size of the MMIC VCO is 1.5 /spl times/ 2.0 mm/sup 2/.     

一种UHF频段小数分频频率综合器设计与实现

基于130 nm CMOS工艺设计了一款特高频(UHF)频段的锁相环型小数分频频率综合器.电感电容式压控振荡器(LC VCO)片外调谐电感总值为2 nH时,其输出频率范围为1.06～1.24 GHz,调节调谐电感拓宽了频率输出范围,并利用开关电容阵列减小了压控振荡器的增益.使用电荷泵补偿电流优化了频率综合器的线性度与带内相位噪声.此外对电荷泵进行适当改进,确保了环路的稳定.测试结果表明,通过调节电荷泵补偿电流,频率综合器的带内相位噪声可优化3 dB以上,中心频率为1.12 GHz时,在1 kHz频偏处的带内相位噪声和1 MHz频偏处的带外相位噪声分别为-92.3和-120.9 dBc/Hz.最小频率分辨率为3 Hz,功耗为19.2 mW.     

4.2GHz 1.8V CMOS LC压控振荡器

基于Hajimiri提出的VCO相位噪声模型,分析了差分LC VCO电路参数对于相位噪声的影响。根据前面的分析,详细介绍了LC VCO电路的设计方法:包括高Q值片上电感的设计、变容MOS管的设计以及尾电流的选取。采用SMIC 0.18μm 1P6 M、n阱、混合信号CMOS工艺设计了一款4.2GHz 1.8V LC VCO。测试结果表明:当输出频率为4.239GHz时,频偏1MHz处的相位噪声为-101dBc/Hz,频率调节范围为240MHz。     

应用于IMT-A和UWB系统的0.13μm CMOS宽带压控振荡器设计

基于TSMC 0.13μm CMOS工艺设计并实现了应用于IMT-Advanced和UWB系统的双频段宽带频率合成器中的电感电容压控振荡器(LC-VCO)。此压控振荡器的设计采用了开关电流源、开关交叉耦合对和噪声滤波等技术,以优化电路的相位噪声,功耗,振荡幅度,调谐范围等性能。为达到宽的调谐范围,核心电路采用了4比特可重构的开关电容调谐阵列。整个芯片包括焊盘面积为1.11′0.98 mm₂。测试结果表明,在1.2V电源电压下,两个频段压控振荡器所消耗的电流分别为3mA和4.5mA,压控振荡器的调谐范围为3.86~5.28GHz和3.14~3.88GHz。在振荡频率3.5GHz和4.2GHz上,1MHz频偏处,压控振荡器的相位噪声分别为-123dBc/Hz与-119dBc/Hz。     

数字电视调谐器中低噪声LC VCO的设计

给出了基于0.25μm CMOS工艺的数字电视调谐芯片中宽带低噪声LC VCO的设计,通过对VCO谐振网络的优化设计,显著抑制了flick噪声对相位噪声的影响,使三个波段的VCO的相位噪声有了明显改善,文中重点讨论了中波段VCO谐振网络的设计方法并给出中波段的相位噪声的仿真和测试结果。结果显示在中波段偏移中心频率10k处的相噪能改善5~10dBc,整个中波段相位噪声低于-85dBc/Hz@10kHz,频率覆盖190~530MHz。