一种Ku波段宽调谐范围高输出功率的InGaP/GaAs HBT VCO

本文介绍了一种采用InGaP/GaAs HBT工艺实现的全集成应用于Ku波段的压控振荡器(VCO)。该VCO采用Colpitts结构,以达到宽调谐范围,并且该VCO取得了较高的输出射频功率。测试结果表明：该VCO的振荡频率为12.82 GHz～14.97 GHz,调谐范围为15.47%,输出射频功率为0.31 dBm～6.46 dBm,在载频13.9 GHz处相位噪声为-94.9 dBc/Hz@1 MHz。在5 V单电源直流偏置下该VCO的功耗为52.75 mW,其芯片尺寸为0.81 mm×0.78 mm。最后,本文对VCO的品质因数FOM指标进行了讨论。     

（英）W波段InP HBT 宽带高功率压控振荡器

本文介绍了一款具有较高输出功率和宽调谐频率范围的基波压控振荡器单片集成电路。其制作工艺为f_T =170GHz,f_max =250GHz的0.8um InP DHBT工艺。电路核心部分采用了平衡式考毕兹振荡器拓扑,并在后面添加了一级缓冲放大器来抑制负载牵引效应,并提升了输出功率。DHBT的反偏CB结作为变容二极管来实现频率调谐。芯片测量结果表明,VCO的频率调谐范围为81- 97.3GHz,相对带宽为18.3 %。在调谐频率范围内最大输出功率为10.5 dBm,输出功率起伏在3.5 dB以内。在该VCO的最大调谐频率97.3 GHz处相位噪声为-88 dBc/Hz @1MHz。在目前所报道的InP HBT基VCO MMIC中,本文在如此宽的频率调谐范围内实现了最高的输出功率。     

1．3～2．2 GHz低噪声低功耗 CMOS LC VCO的设计

基于TSMC 0．18μm RFCMOS工艺,设计并实现了一个宽带低功耗低相位噪声的高性能压控振荡器（VCO）．为实现1．3～2．2 GHz调谐范围,VCO采用7‐bit（128根调谐曲线）固定电容阵列,同时也获得了超低的增益,降低了相位噪声．为弱化宽调谐范围带来的增益波动,VCO采用3‐bit可变电容阵列来提升低带曲线的斜率,以期与高带一致．为实现每根曲线的宽线性范围,可变电容采用分布式偏置电压技术．为降低相位噪声,还提出了一种输出零偏置架构以及电流源噪声滤除技术．测试结果表明,调谐电压的线性范围为0．2～1．6 V ;VCO输出频率范围为1．3～2．17 GHz ;高带调谐曲线叠合超过50％,低带超过80％;VCO增益仅为19 M Hz／V ;增益波动范围为13～25 M Hz／V ．当振荡频率为1312 M Hz ,1 M Hz 频偏处相位噪声为－116．53 dBc／Hz ;当振荡频率为2152 M Hz ,1 M Hz频偏处相噪为－112．78 dBc／Hz ．VCO功耗电流为1．2～3．2 mA ,电源电压为1．8 V ．提出的VCO既能提供51％的频率覆盖,又能实现低相位噪声,已经被成功应用于工业自动化无线传感网（WIA ）射频收发机芯片中．     

单片低噪声HBT VCO

报道一组单片HBTVCO电路的设计、制作及其测试结果。电路采用HBT作为有源器件，PN结二极管作为变容管。S波段单片VCO的输出功率为0dBm，调谐范围100MHz，在载波频率2．84GHz处，相位噪声为－80dBc／Hz＠100kHz。以C波段单片HBTVCO的输出功率为－10dBm。这些结果表示HBT在微波与毫米波振荡器运用中具有较好的低相位噪声特性。     

基于0.18μm SiGe BiCMOS工艺的60GHz VCO分析与设计

采用0.18 μm SiGe BiCMOS工艺,设计了一个60GHz的交叉耦合差分压控振荡器(VCO).通过分析传输线的性能,用λ/ 4短路传输线构造谐振回路.在分析VCO相位噪声的基础上,采用噪声滤波技术提高VCO的相位噪声性能.该VCO的工作电压为2.2V,偏置电流为11mA,频率调谐范围为58.377GHz～60.365GHz.当振荡频率为60.365GHz时,1MHz和10MHz频偏处的相位噪声分别为-79.1dBc/ Hz和-99.77dBc/ Hz.     

2.5 GHz低相位噪声LC压控振荡器

在0.35 μm SiGe BiCMOS工艺条件下,设计了一个全集成的低相位噪声LC压控振荡器(VCO).该VCO采用尾电阻结构替代传统的尾电流源结构实现电流控制,以减小尾电流源产生的噪声.该VCO的调谐范围为480 MHz,可以覆盖2.32～2.8 GHz.当振荡频率为2.5 GHz时,100 kHz和1 MHz频偏处的相位噪声分别为-104.3 dBc/Hz和-124.3 dBc/Hz.振荡器工作电压为5 V,尾电流为5 mA.工作在2.5 GHz时,其100 kHz频偏处的性能系数为-178 dBc/Hz.     

UHF RFID阅读器中恒定调谐增益LC-VCO设计

设计了一种应用于UHF RFID阅读器的恒定调谐增益LC-VCO。VCO采用互补交叉耦合结构实现较高电源利用效率,偏置电路采用电压调节结构有效抑制电源引入的噪声。提出创新的分布式偏置容抗管阵列,以实现恒定调谐增益。电路采用TSMC 0.18μm CMOS RF工艺设计。仿真结果表明,VCO的频率调谐范围为1.61~2.03GHz,在1MHz频偏处,相位噪声为-127dBc/Hz,电源电压1.8V,电路消耗的总电流为3.4mA。电路在保证低相位噪声和低电源噪声灵敏度的同时,工作频带内调谐增益的变化控制在±7%以内。     

一个6GHz宽带低相位噪声CMOS LC VCO

用SMIC 0.13 μm CMOS工艺实现了一个低相位噪声的6 GHz压控振荡器(VCO).在对其相位噪声分析的基础上,通过改进和优化传统的调谐单元和噪声滤波电路以及加入源极负反馈电阻实现了一个宽带、低增益、低相位噪声VCO.测试结果显示,在中心频率频偏1 MHz处的相位噪声为-119 dBc/Hz,频率调谐范围为6...     

基于可变电容反馈技术的宽带VCO设计

该文提出了一种用于展宽Colpitts压控振荡器(VCO)调谐范围(T_R)的技术。为了实现宽调谐范围,采用一种可变电容反馈技术,该技术同时可得到优于传统Colpitts VCO的相位噪声。且该结构采用动态正向衬底自偏技术,以实现VCO较低功耗、易于起振的特性。基于90 nm CMOS工艺,设计了一款VCO,其相位噪声为-101.9 dBc/Hz@1 MHz,调谐范围为28.1%,考虑调谐范围的品质因数可达-192.2 dBc/Hz。芯片在1 V电压供电下,消耗了5.8 mW,芯片面积为0.45 mm~2。     

一种应用于低噪声PLL的RF-VCO设计

在PLL电路设计中,压控振荡器设计是电路的关键模块,按类型又主要分为LC震荡器和环形振荡器两种,其性能直接决定了相位噪声、频率稳定度及覆盖范围。文章介绍了一款1.8 GHz的基于交叉耦合对LC结构的低噪声CMOS压控振荡器的设计,并对调谐范围、相位噪声以及电路起振条件等做了分析讨论。该设计采用0.18μm 6层金属CMOS工艺制造,模块面积为0.3 mm2,电路经过Cadence SpectreRF仿真,VCO的输出范围为1 594~2 023 MHz,中心频率1.8 GHz输出时相位噪声为-118 dBc/Hz@600 kHz,1.9 GHz输出时相位噪声为-121 dBc/Hz@600 kHz。结果表明该VCO设计达到了较宽的频率覆盖范围和较低的相位噪声,可以满足低噪声PLL的设计要求。     

UHF RFID阅读器中恒定调谐增益LC-VCO设计

设计了一种应用于UHF RFID阅读器的恒定调谐增益LC-VCO。VCO采用互补交叉耦合结构实现较高电源利用效率,偏置电路采用电压调节结构有效抑制电源引入的噪声。提出创新的分布式偏置容抗管阵列,以实现恒定调谐增益。电路采用TSMC 0.18 μm CMOS RF工艺设计。仿真结果表明,VCO的频率调谐范围为1.61～2.03 GHz,在1 MHz频偏处,相位噪声为-127 dBc/Hz,电源电压1.8 V,电路消耗的总电流为3.4 mA。电路在保证低相位噪声和低电源噪声灵敏度的同时,工作频带内调谐增益的变化控制在±7%以内。     

频率范围2.95-3.65GHz采用调谐曲线补偿的CMOS LC-VCO

本文提出了利用一种新型的谐振回路对调谐曲线进行补偿,频率范围为2.95~3.65GHz的CMOS LC-VCO. 该VCO采用AMOS可变电容,能实现其Q值和调谐范围的同时优化,通过线性化调谐曲线,减少了AM-PM噪声的转换。电路通过 0.18μm 1P6M CMOS工艺验证,面积仅为0.24mm2,整个VCO含输出缓冲在内的功耗为5.04mW,相位噪声在100KHz偏移处是-91dBc/Hz。     

输入输出调谐的低相位噪声CMOS压控振荡器

设计了一个输入输出双调谐的CMOS压控振荡器(VCO),与传统的互补型交叉耦合对结构相比,该VCO谐振回路的有载品质因数得到提高,从而降低了相位噪声.采用CSM 0.25μm RF CMOS工艺设计,使用Cadence SpectreRF工具进行了仿真.仿真结果表明在2.5V的电源电压下,调谐范围为2.24～2.58GHz,达到了14.2%,相位噪声为-128dBc/Hz@1MHz,功耗为15mw.     

一种双带宽UHF主从耦合式LC VCO

为了满足无线通信系统应用需要,设计了一种主从耦合式LC压控振荡器(VCO).基于0.18 μm CMOS标准工艺,由一个5 GHz主VCO和两个起分频作用的从VCO组成,其中主VCO选用PMOS考毕兹差分振荡结构,在两个互补交叉耦合的从VCO的输出端之间设置有注入式NMOS器件以达到分频的目的.仿真及硬件电路实验结果表明,在1.8 V低电源电压下,5 GHz主VCO的调谐范围为4.68～5.76 GHz,2.5 GHz从VCO的调谐范围为2.32～2.84 GHz;在1 MHz的偏频下,5 GHz主VCO的相位噪声为118.2 dBc/Hz,2.5 GHz从VCO的相位噪声为124.4 dBc/Hz.另外,主从VCO的功耗分别为6.8 mW和7.9 mW,因此特别适用于低功耗、超高频短距离无线通信系统中.     

一种宽频带CMOS高速锁相环

基于55 nm CMOS工艺,设计了一种宽频带高速锁相环(PLL)。PLL中的压控振荡器(VCO)采用8位开关电容阵列和变容管阵列,实现了对VCO振荡频率的调节和不同频段之间的切换。VCO采用分段式结构,实现了8.7~12.5 GHz的宽频率范围。分段结构中,每个频段的频率增益Kvco较低,实现了良好的相位噪声性能。仿真结果表明,在1.2 V电源电压下,该PLL的最高工作频率为12.5 GHz,锁定时间为小于2.5 μs,相位噪声为-106 dBc·Hz-1@1 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。     

一种适用于便携式多模式全球卫星导航系统接收机的低功耗宽带频率合成器设计

本文提出了一种适用于便携式多模式全球卫星导航系统（GNSS）接收机的低功耗宽带频率合成器,并分析了GNSS接收机频率合成器的设计要点。该频率合成器通过采用具有调谐曲线补偿功能的单一VCO实现了较宽的频率范围,同时具有较低的功耗和好的相位噪声性能。该频率合成器在CMOS 0.18um 1P6M工艺上流片验证成功。测试表明,带内相位噪声小于-95dBc@200KHz,频率调谐范围为1.47-1.83GHz,而整个电路面积仅为0.55mm2,整个频率合成器功耗小于11.2mw。     

一种全差分双路延迟环形VCO的设计

采用SMIC 40 nm CMOS工艺,设计了一款采用双路延迟结构和新型延迟单元的高性能全差分环形压控振荡器。仿真结果表明,该VCO电路可实现高振荡频率和宽调谐电压,调节频率范围为5.5~8 GHz,控制电压调节范围为0~VDD。谐振频率为6.25 GHz时,消耗功耗为4.4 mW,相位噪声为-85 dBc@1 MHz。该VCO可应用于高速IO时钟恢复及频率发生器电路中。     

基于变压器磁调谐的双模W波段VCO

提出了一种基于变压器的用于无变容管W波段压控振荡器(VCO)的磁调谐技术。通过控制变压器磁调谐线圈所连接MOS管的开关状态,引入了四个重叠的频率子带。所提出的可切换的六线圈变压器采用40 nm CMOS工艺的顶层厚金属设计,实现了较高的输出频率稳定性和谐振腔品质因数。所采用的技术在对相位噪声的不利影响最小的情况下扩展了调谐范围,实现了无变容管W波段VCO的宽调谐范围和低功耗。所设计的双模W波段VCO输出频率为84.2～107.5 GHz,频率调谐范围大于24%,在1 V电源电压下功耗仅6.1 mW,在10 MHz偏移处的相位噪声为-107.203～-97.875 dBc/Hz。     

基于背靠背PN变容管的低相位噪声LCVCO研究

研究了一种新型单片集成LC压控振荡器。该压控振荡器在传统的单端PN变容管电路结构基础上,通过对调谐电路进行改进,在保证调谐范围的前提下,有效地降低了相位噪声。压控振荡器使用高Q值螺旋电感,并采用SMIC0.18μm1P6M混合信号CMOS工艺实现。仿真结果表明,在调谐范围不变情形下,新型设计的VCO相位噪声比传统的改善了16.25dB@1kHz、8.08dB@100kHz。压控振荡器的中心频率1.8GHz,工作电压为1.8V,工作电流为3mA。