射频MEMS封装振荡器的稳定性研究

文章介绍了一种由MEMS圆盘谐振器和低噪声反馈电路构成的射频振荡器。MEMS谐振器具备高Q值,使得振荡器表现出良好的频率稳定性和低相位噪声。采用低成本的金锡键合工艺对双端口谐振器封装后,进一步提升了频率稳定性。低噪声电路由两级放大组成,在提供足够增益的情况下,提升了相位噪声性能。之后测试得到的相位噪声分别是在1 kHz 频偏处为-96 dBc/Hz,噪底 -128 dBc/Hz 。中期稳定性和阿伦方差的测试结果分别为±4 ppm和10 ppb。这些结果均表明,该振荡器在新一代无线通信中有广阔的应用前景。     

C波段微波低相位噪声介质振荡源

介绍了微波低相位噪声介质振荡器的设计方法。就影响介质振荡器相位噪声的因素进行了讨论,从谐振回路有载Q值、有源器件、增益压缩量、电路模式等几个方面提出了降低相位噪声的方法,并给出了一个C波段微波低相噪振荡器的设计实例。测试结果表明:该振荡器工作频率3 900 MH z,输出功率大于10 dBm,相位噪声达到-102 dB c/H z@1 kH z;-128 dB c/H z@10 kH z。     

一种带有尾电流源反馈的FBAR振荡器

为改善振荡器相位噪声性能,设计了一种带有尾电流源反馈的薄膜体声波谐振器（FBAR）振荡器。研究表明,尾电流源晶体管闪烁噪声和谐振回路是振荡器相位噪声的主要来源。为了降低尾电流源晶体管闪烁噪声对振荡器相位噪声的影响,采用两组对称分离且工作在亚阈值区域的P型金属氧化物半导体（PMOS）偏置电流源进行尾电流反馈。与传统单个尾电流源相比,该技术具有更好的相位噪声性能。同时,基于对Hajimiri噪声模型的分析,利用尾电流源反馈技术,控制振荡器在振幅达到峰值及零穿越点时的电流大小,以进一步改善相位噪声性能。高Q值谐振器可以显著提高振荡器的整体相位噪声性能,因此,设计采用高Q值微机电系统（MEMS）器件FBAR作为谐振腔,并通过TSMC 180 nm RF CMOS工艺完成电路设计。结果表明：该振荡器输出频率为1.93GHz,整体电路功耗为580μW,在1 kHz偏频处相位噪声为-89.7 dBc/Hz,计算得到灵敏值（Factor Of Merit, FOM）为217 dB。     

一种低功耗环形振荡器的噪声分析与设计

介绍了一种采用CSMC 0.153 μm CMOS工艺制作的差分环形振荡器。分析了环形振荡器延时单元的选取和设计原理,以及输入差分对管跨导和负载电阻对环振相位噪声的贡献,得到负载为线性区偏置MOS管时低功耗低相位噪声环振的设计方法。在相位噪声变化较小时,采用电容阵列结构拓宽了环形振荡器频率的调谐范围。测试结果表明,该环形振荡器输出频率范围为513 MHz ~1.8 GHz;在振荡频率为1.57 GHz频偏1 MHz处,相位噪声为-84.11 dBc/Hz,功耗为3.88 mW。     

一种X 波段串联反馈介质振荡器的设计

在毫米波通信系统中,振荡器是最基本的微波频率源。本文介绍了一种串联反馈型介质振荡器的设计方法, 基于负阻理论和谐波平衡法,利用HFSS 和ADS 设计了10.5Ghz 的低相位噪声串联反馈型介质振荡器。HFSS 用来精 确仿真介质谐振器与微带线的耦合;ADS 用来对振荡器非线性仿真,优化相位噪声和输出功率。在设计过程中,采 用低噪声PHEMT 晶体管ATF-34143 作为振荡器的有源器件,高Q 值、高介电常数的介质谐振器作为稳频元件,确 定振荡器的谐振频率。     

一种钽酸锂压控振荡器的设计与实现

该文使用具有低电容比、宽调谐范围的钽酸锂晶体设计了一巴特勒共基低相位噪声压控振荡器,此设计在寻求高有载品质因数QL的同时保持了振荡器的输出功率。使用的钽酸锂晶体的无载品质因数Q0约为1.24×103,其频率为10.727MHz。设计出的巴特勒振荡器QL≈33%Q0,输出功率约为11dBm。不加压控的情况下,实际测得该振荡器的相位噪声结果为-85dBc/Hz@10 Hz和-145dBc/Hz@1kHz。在此基础上,增加一变容二极管作为压控元件设计了钽酸锂压控振荡器,在2~10 V范围内,测得控制电压压控斜率约为86.6×10-6/V,相位噪声测试结果优于-82dBc/Hz@10Hz和-142dBc/Hz@1kHz,实现了具有宽调谐范围的低相位噪声钽酸锂振荡器的设计。     

影响TD-SCDMA移动终端接收灵敏度的因素分析

影响TD-SCDMA接收机的四种重要的因素是:相位噪声、噪声系数、I/Q相位不平衡和电源噪声。误差向量值(EVM)是用来描述这些因素对无线接收机的影响。本文给出了评估电源噪声、I/Q平衡和本地振荡器相位噪声的定量分析。     

差分环形振动器的相位噪声与时间抖动研究

基于差分环形振荡器的相位噪声理论,详细介绍了相位噪声、时间抖动的定义,提出了相位噪声的计算公式,并推导了由相位噪声到时间抖动的换算公式。实施了Matlab和Spectre联合仿真,结果验证了计算公式的准确性。相位噪声在环路带宽外的计算值与Spectre仿真值的绝对误差不超过2.35 dB;时间周期抖动计算值与Spectre仿真值的绝对误差为1.847 ps,可对低相位噪声的差分环形振荡器设计提供参考和指导。     

差分LC VCO的设计方法

通过分析振荡器的两种典型相位噪声模型,给出了振荡器相位噪声与电路参数的关系。在此基础上,提出了优化VCO相位噪声的设计方法：设计高Q值电感;调整尾电流的大小;调整nMOS管和pMOS管的尺寸。文章最后给出了一个2．4GHz全集成VCO的设计,仿真结果表明在2．4GHz时VCO的相位噪声为-120．4dBc／Hz@600kHz,证明该方法对于VCO的设计具有较好的指导作用。     

50 MHz低噪声Colpitts石英晶体振荡器设计

该文在振荡器Leeson模型的基础上分析了有载品质因数（QL）对振荡器相位噪声的影响,且通过分析Colpitts振荡电路得到了其QL的表达式,明确了QL与电路参数的精确关系。并用安捷伦ADS软件对50 MHz Colpitts晶体振荡器的相位噪声进行了仿真,根据仿真结果在提高QL的基础上设计了一晶体振荡器样机,样机采用AT切三次泛音、49U电阻焊封装的晶体谐振器,其无载品质因数（Q0）为1.45×105。经测试得到其相位噪声指标优于-107 dBc/Hz@10Hz、-134 dBc/Hz@100 Hz和-152 dBc/Hz@1 kHz。实验结果表明,基于提高QL设计低相噪晶体振荡器的方法是可行的。     

SDH系统STM-16速率级CMOS注入同步环形振荡器

基于0.25μm CMOS工艺,通过在环形振荡器的基础上引入注入同步技术,实现了一种新颖的应用于SDH系统STM-16速率级的注入同步振荡器.测试结果表明,该振荡器中心频率为2.488GHz,具有150MHz的电压调谐范围,相位噪声为-100dBc/Hz@1MHz.当注入峰峰值为50mV的信号时,相位噪声为-91.7dBc/Hz@10kHz,并具有100MHz的锁定范围.应用这种注入同步振荡器于时钟恢复电路的高Q值锁相环时,可以解决窄锁定范围的问题,而无需另加复杂的锁频环.     

采用两个SC切谐振器的低噪声甚高频晶体控制振荡器

本文叙述一种新颖的双晶体控制甚高频晶体振荡器电路的设计与性能,这种振荡器电路的输出信号单边相位噪声谱远低于常规单晶体振荡器得到的噪声谱。采用多(双)晶体谐振器可使离载波偏 f≤1 kHz 的边带相位噪声电平减小5dB。这种振荡器是对称式的,包含两个低选择性调谐回路(防止振荡在晶体 B 模谐振频率上),因此每个谐振器以相同的方式工作。两个 SC 切晶体谐振器都在高激励电平(5到8毫瓦)上工作,振荡器的两个单独输出信号是通过各自与同型式共基极缓冲放大器相串联的谐振器提取的。当调制频率超过谐振器有载带宽时,由于谐振器的窄带传输响应,使振荡器信号相位噪声被进一步抑制。此外,还因为两个负载电路(缓冲放大器)的附加噪声谱不相关,故在高调制频率(f≥10kHz)上,信号频率在负载电路输出端相加,可使输出信号的边带相位噪声电平减小3dB。用80兆赫样机振荡器进行了验证,测得它的边带相位噪声电平:f=100赫时为-134dB/Hz,f=1kHz 时为-164dB/Hz 和 f≥10kHz时为-181dB/Hz。后来单独对振荡器用谐振器的短期稳定度进行测量,结果表明,在 f=1kHz 以下的振荡器输出信号的边带相位噪声电平是由谐振器不稳定性引起的,而不是维持级晶体管的相位噪声所致。另外,有一种方法,就是采用工作状态相同的两个谐振器,由于所用两个谐振器的机械应力显示出大小相等而方向相反的加速度—频率灵敏度,可使谐振器件的输出信号频率不稳定度减小。     

一种高频二级交叉耦合压控振荡器

采用等效为电感特性的负载和交叉耦合结构两种电路技术设计了一种高工作频率、低相位噪声的二级环形振荡器(two-stage VCO).因为是偶数级的环路级数,振荡器可输出两路相差90度的正交输出时钟.采用TSMC0.25μm CMOS工艺参数,用Cadence的spectre软件进行仿真,在2.5V电压下,工作频率为5GHz时,偏离主频1MHz处相位噪声为-87dBc/Hz.功耗:16.7mW.     

八毫米单调谐体效应管振荡器

<正> 南京固体器件研究所研制成的八毫米单调谐体效应管振荡器采用Kurkawa提出的传输腔稳频电路,由一个TE_(011)模式的高Q腔进行稳频,以满足微波通讯设备对噪声及频率稳定度的要求。 振荡器中的体效应二极管安装在同轴线的末端,同轴线的另一端接由羧基铁制成的吸收体,同轴线的中段与高Q腔耦合,高Q腔通过小圆孔同外负载耦合。 为了改善振荡器的频温系数,除了选择频温系数小的体效应二极管外,主要途径是提高谐振腔的Q值(这对降低调频噪声也是有益的),另外应选择低膨胀系数的金属材料制作腔体。 该振荡器经过一年时间的研制,获得了良好的性能。其特点是受负载影响小,无跳模问     

微波超低相噪光电振荡器的实验研究

微波光子学将对未来雷达技术发展产生重要影响。微波光电振荡器是一种新颖的、有发展前途的高质量微波信号源,将是振荡器领域的革命性突破。分析了微波光电振荡器工作原理,结果表明,环路中各部件的低噪声、环路高增益和环路等效长时延是实现光电振荡器低相位噪声的有效技术路径。给出了一种双回路X波段低相位噪声光电振荡器的实验研究结果,与高性能电子频率合成器和国际先进光电振荡器进行了对比。对比结果表明,光电振荡器噪声基底较传统高性能电子频综器有极大的性能优势,而近载频相位噪声较传统高性能电子频综器的性能有待进一步提高,主要原因是光电器件的温度特性漂移较大。最后对未来的技术发展路径进行了讨论与展望。     

低相位噪声毫米波平面振荡器研究

设计了一种低相位噪声毫米波平面振荡器电路,采用在振荡器谐振端嵌入缺陷接地结构(DGS)方法来改善振荡器的相位噪声;同时在振荡器混合集成中采用了芯片倒扣技术减小寄生效应.分析并比较了嵌入和未嵌入DGS结构两种振荡器电路的性能.测试结果表明,嵌入DGS结构的振荡器相位噪声比未嵌入的降低了5 dB～7 dB.     

基于高效棱镜耦合的氟化镁微腔孤子光频梳产生

微腔孤子光频梳在相干光通信、光学频率合成、激光雷达、微波光子学和量子光学等领域有着广阔的应用前景,高效棱镜耦合是晶体微腔孤子光频梳集成应用及系统封装的必然技术途径。文章研制开发了一种耦合效率和有载Q值分别达到71.56%和1.8×10⁹的氟化镁微腔-棱镜耦合系统,并且基于该高效棱镜耦合系统实现了氟化镁微腔孤子光频梳和15.99 GHz低相噪微波信号产生,拍频信号相位噪声水平约为-117 dBc/Hz@10 kHz,极大推动了低相噪微型光电振荡器的实际应用发展。     

SDH系统STM-16速率级CMOS注入同步环形振荡器

基于 0 .2 5 μm CMOS工艺 ,通过在环形振荡器的基础上引入注入同步技术 ,实现了一种新颖的应用于 SDH系统 STM- 1 6速率级的注入同步振荡器 .测试结果表明 ,该振荡器中心频率为 2 .4 88GHz,具有 1 5 0 MHz的电压调谐范围 ,相位噪声为 - 1 0 0 d Bc/ Hz@1 MHz.当注入峰峰值为 5 0 m V的信号时 ,相位噪声为 - 91 .7d Bc/ Hz@1 0 k Hz,并具有 1 0 0 MHz的锁定范围 .应用这种注入同步振荡器于时钟恢复电路的高 Q值锁相环时 ,可以解决窄锁定范围的问题 ,而无需另加复杂的锁频环     

100MHz低相噪晶体振荡器设计

相位噪声是振荡器最重要的性能指标.该文从振荡器反馈理论出发,得到了一种新颖的振荡器相位噪声模型,并使用Matlab对相位噪声模型进行仿真,得到单边带相位噪声功率谱密度.对模型的相位噪声仿真结果与其他方法仿真所得相位噪声进行了比较,两者的仿真结果较吻合.在模型指导下设计出一低相噪晶体振荡器,实测结果与仿真结果吻合.     

一种高稳频型射频振荡器的设计

基于反馈式正弦波振荡器原理,设计出一款适合于UHF波段的高稳频型射频振荡器,本设计使用了高Q值选频技术,利用回路的谐振特性设计出多级的选频结构。振荡器输出频率范围：400 MHz~720 MHz,输出带宽大于300 MHz,属宽带射频振荡器。测试结果表明,在可用频段范围内,振荡器输出增益波动低于1 dB,输入驻波比VSWR<1.5 dB,输出驻波比VSWR<1.7 dB;中心频率f0=510 MHz时：频偏Δf=1 kHz处,相位噪声PN=-77.9 dBc/Hz;频偏Δf=10 kHz处,相位噪声PN=-95.8 dBc/Hz;频偏Δf=100 kHz处,相位噪声PN=-140.3 dBc/Hz;当频偏继续增加时,相位噪声呈指数下降。本设计可满足电视系统、无线对讲机系统、无线遥控系统等多种主流射频领域的应用要求。