低相噪超多频段VCO宽带锁相环的研究

为了解决宽带锁相环设计中相位噪声和输出频率范围的矛盾,分析并设计了一种基于超多频段压控振荡器(VCO)锁相环的方案。该方案通过降低VCO的频率灵敏度和每个VCO 配置LC矩阵等效多个VCO的方法,使VCO在保证输出的频率范围的同时,优化了相位噪声。实验结果发现,该方案可以使锁相环在保证较大的输出频率范围前提下拥有更低的相位噪声。     

集成宽带VCO的低相噪设计

从VCO的相位噪声概念及原理分析入手,论述了集成宽带压控振荡器低相噪的设计方法和设计思路,进行了理论分析和数学模拟,并通过利用相关软件进行仿真、优化设计。获得了低相噪声的宽带振荡器,并给出了各频段集成宽带VCO最终达到的相位噪声指标。低相噪声集成VCO系列产品的成功研制极大地方便了系统设计师的电路设计,该自主研制的低相噪VCO已广泛应用于多种电子系统中,对系统关键电路的国产化、高性能化有着重要意义。     

L波段宽带低相噪VCO的设计与制作

提出了一种基于PCB工艺的L波段宽带低相噪VCO电路拓扑结构.采用基极和发射极双端调谐的方式,并引入可变电容反馈,实现了电路的超宽带.同时在低损耗的FR4基板上制作微带小电感以形成高Q谐振器,降低了VCO的相位噪声.基于此方法设计得到的L波段宽带VCO比同类薄膜工艺产品相位噪声低了5 dB以上.     

宽带低相噪CMOS LC VCO的设计

设计了一款宽带CMOSLCVCO,在分析VCO相位噪声来源的基础上,对VCO进行了结构优化和噪声滤除,并采用了开关电容阵列以增加带宽。电路采用0.18μmCMOS射频工艺进行流片验证,芯片面积为0.4mm×1mm。测试结果显示:芯片的工作频率为3.34～4.17GHz,中心频率为4.02GHz时输出功率是-9.11dBm,相位噪声为-120dBc/Hz@1MHz,在1.8V工作电压下的功耗为10mW。     

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。     

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。     

一种2.2～5.5 G宽带低相位噪声LC VCO设计

论文基于BiCMOS工艺,采用了8个LC VCO并列的工作模式实现了2.2～5.5 GHz的带宽范围的LC VCO,每个LC VCO可以进行单独的调节.在LC VOC的核心电路中采用电阻代替电流镜方式以及在输出处增加了两个三极管限幅,以得到较低的相位噪声.在各个LC VCO的中心频率处其相位噪声优于-96 dBc@100 kHz.当电源电压为5 V时,各个LC VCO的工作电流为3.2 mA～4.2 mA.     

X波段宽带低相噪压控振荡器

简述了X波段宽带压控振荡器的压控灵敏度线性问题和降低其输出相噪的方法,同时给出了有关分析和实验结果.     

一种宽带低相噪CMOS LC压控振荡器设计

设计了一种频率可调范围约830MHz全集成CMOS LC压控振荡器.该压控振荡器利用了一种改进的四位二进制加权的开关电容阵列扩大了其调谐范围;采用了可变尾电流源设计,使得振荡信号在整个频率范围内幅度变化不大.结果表明,该压控振荡器总调节范围1.12～1.95GHz,功耗为6.5～19.1mW,采用0.35μm CMOS RF工艺设计版图面积为360μm×830μm,工作于1.1GHz和1.9GHz时,1MHz频偏处的单边带相位噪声分别为-122dBc/ Hz、-120dBc/ Hz.     

基于0.18 μm RF CMOS工艺的低相噪宽带LC VCO设计

介绍了一种低功耗、低相噪和超宽频率覆盖范围的全差分电感电容结构的压控振荡器(VCO)设计.采用开关控制的二进制MIM电容阵列对频率进行粗调,再结合MOS可变电容进行微调,实现了极大的频率覆盖范围.流片采用TSMC的0.18μm、5层金属RF CMOS工艺,所用无源器件全部片内集成.在1.8 V电源供电情况下,该VCO仅仅消耗3 mA的电流.测试结果表明,该VCO能够覆盖1.65～2.45 GHz的频率范围,并且增益控制在100 MHz/V以下.在1.65 GHz频率下20 kHz频偏处的相位噪声仅-87.88 dBc/Hz.     

一种C波段低相噪锁相频率源的研制

提出了一种采用同轴介质谐振压控振荡器(CDRVCO)模式的锁相频率源设计方案,利用其低相噪、高Q值和高频率稳定度的优点,通过对锁相源合理的电路设计、仿真与实验,研制了一款C波段低相噪、单点频率为7 850 MHz的频率源。对样品的测试表明该频率源达到了预期的技术指标,测试结果为:工作频率为7 850 MHz时,相位噪声为-96dBc/Hz/1kHz、-98dBc/Hz/10kHz、-120dBc/Hz/100kHz、-143dBc/Hz/1MHz,近端参考杂散抑制>-95dBc。     

X波段低相噪VCO设计

从HJFET的物理模型出发，提出了反沟道HJFET的电路模型，分析其等效电路，并在此基础上设计并制作了一个反沟道振荡器。     

一种新颖的低功耗低相位噪声VCO设计

作为收发器的重要模块,与其他收发器模块相比,压控振荡器(VCO)消耗了大量能源。由于许多射频应用系统采用电池作为能源,如WiFi、蓝牙及物联网等系统,因此,在保持合理的系统性能的前提下,需尽量降低功耗。该文研究了标准VCO结构的性能,并提出了一种新的CMOS VCO电路结构。与传统的CMOS VCO相比,该文提出的CMOS VCO只需较少的外部偏置电流便可产生更高的跨导,因而可以消耗更低的功耗。在1.8 V电压供电下,该文提出的VCO仅消耗了2.9 mW,取得了-124.3 dBc/Hz@1 MHz的相位噪声。     

一种核心尺寸可缩放的低相位噪声LC VCO设计

基于TSMC 0.13μm互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺,设计了一种用于多标准移动收发机的核心尺寸可缩放LC压控振荡器(VCO)。理论分析表明,当核心电流较小时,较大尺寸的VCO具有较低的相位噪声,而当核心电流较大时,较小尺寸的VCO具有较低的相位噪声,因此,该文将VCO的核心尺寸设置成可随电流变化的缩放尺寸。最终芯片测试结果表明,在核心电流为4.2mA,振荡频率5GHz的情况下,VCO的相位噪声为-121.6dBc/Hz@1 MHz;在核心电流为16 mA,振荡频率5GHz的情况下,VCO的相位噪声为-128.5dBc/Hz@1 MHz。     

基于环路动态控制的宽带锁相环相噪优化设计

针对工程上宽带锁相环因频率高、低端环路带宽变化剧烈而导致输出相位噪声产生恶化的问题,该文通过锁相环的基本理论分析了导致该问题的影响因素,且根据锁相环环路带宽变化影响因子,提出了一种通过动态控制环路带宽实现优化相位噪声的方法,并进行了验证。实验结果表明,高低端环路带宽的波动现象得到了收敛,避免了相位噪声的恶化,9~15 GHz全频段的相位噪声优于-93 dBc/Hz@(1 kHz~1 MHz),取得了良好的效果     

高性能超低功耗的4.224GHz正交LC VCO

采用Jazz0.18μm RF CMOS工艺设计并实现应用于MB-OFDM超宽带频率综合器的4.224GHz电感电容正交压控振荡器。通过解析的方法给出了电感电容正交压控振荡器的模型,并推导出简洁的公式解释了相位噪声性能与耦合因子的关系。测试结果显示,核心电路在1.5V电源电压下,消耗6mA电流,频率调谐范围为3.566~4.712GHz;在主频频偏1MHz处的相位噪声为-119.99dBc/Hz,对应的相位噪声的FoM(Figure-of-Merit)为183dB;I、Q两路信号等效的相位误差为2.13°。     

5GHz0.18μm CMOS宽带LC VCO

采用0.18μm RF CMOS工艺,设计了一个5GHz的宽带电感电容压控振荡器。该压控振荡器的电路结构选用互补交叉耦合型,采用噪声滤波技术降低相位噪声,并采用开关电容阵列扩展其调谐范围。后仿真结果表明,实现了4.44～5.44GHz的宽调谐。振荡器的电源电压为1.8V,工作电流为2.78mA,版图面积为0.37mm2。     

一种基于CMOS工艺的低相噪压控振荡器的设计

基于标准CMOS工艺,设计了一款适用于无线通信的基于标准CMOS工艺的频带压控振荡器,该芯片的中心频率2.8 GHz,芯片面积0.5×0.5 mm²,典型功耗为11 mA@3.3 V。测试结果表明,在0.8 V～2.5 V的电压调节范围内,压控振荡器输出频率范围为2.3 GHz ～3.3 GHz,通过电容阵列实现了1 GHz的调谐带宽,在2.8 GHz频率时的典型相位噪声为-81 dBc/Hz@10 kHz,压控振荡器的典型增益为40 MHz/V。     

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CMOS工艺的低相噪宽带压控振荡器设计

采用CSMC0.18μm混合信号工艺。设计了一款应用于频率综合器的单片集成宽带压控振荡器。电路采用互补交叉耦合结构,各部分都经过精心构架,如管子的尺寸,元件的布局,电流源的大小等等,以获得最佳的相位噪声性能。振荡器采用多段调节的方式,实现1.5～2.1GHz的宽带调谐。仿真结果表明,在电源电压1.8V的情况下,压控振荡器的中心频率为1.8GHz。中心频率附近(600kHz),相位噪声达到-121dBc/Hz,振荡器的工作电流为1.4mA。