低相位噪声压控振荡器的设计及仿真

随着通信技术对射频收发机性能要求的提高,高性能压控振荡器已成为模拟集成电路设计、生产和实现的关键环节.针对压控振荡器设计过程中存在相位噪声这一核心问题,采用STMC 0.18μm CMOS工艺,提出了一种1.115GHz的电感电容压控振荡器电路,利用Cadence中的SpectreRF对电路进行仿真.仿真结果表明:在4~6V的电压调节范围内,压控振荡器的输出频率范围为1.114 69~1.115 38GHz,振荡频率为1.115GHz时,在偏离中心频率10kHz处、100kHz处以及1MHz处的相位噪声分别为-90.9dBc/Hz,-118.6dBc/Hz,-141.3dBc/Hz,以较窄的频率调节范围换取较好的相位噪声抑制,从而提高了压控振荡器的噪声性能.     

基于电感电容振荡器的电荷泵锁相环的设计

设计并实现了一种采用电感电容振荡器的电荷泵锁相环,分析了锁相环中鉴频/鉴相器(PFD)、电荷泵(CP)、环路滤波器(LP)、电感电容压控振荡器(VCO)的电路结构和设计考虑。锁相环芯片采用0.13μm MS&RF CMOS工艺制造。测试结果表明,锁相环锁定的频率为5.6～6.9 GHz。在6.25 GHz时,参考杂散为-51.57 dBc;1 MHz频偏处相位噪声为-98.35 dBc/Hz;10 MHz频偏处相位噪声为-120.3 dBc/Hz;在1.2 V/3.3 V电源电压下,锁相环的功耗为51.6 mW。芯片总面积为1.334 mm2。     

一种低噪声C类LC压控振荡器的设计

为了改善压控振荡器相位噪声,基于40 nm CMOS工艺,设计一种低噪声C类LC压控振荡器。交叉耦合NMOS对管通过电流镜偏置作为电路的电流源,并采用共模反馈偏置电路使交叉耦合PMOS对管工作在饱和区,保证LC压控振荡器实现C类振荡。通过差分可变电容的设计,压控振荡器的增益减小,压控振荡器的相位噪声得到改善。设计了4组开关电容进行调节,增大压控振荡器的调谐范围。仿真结果表明,处于1.2 V的电压下,压控振荡器振荡频率范围在4.14～5.7 GHz,频率调谐范围变化率达到31.2%,相位噪声为-112.8 dBc/Hz。     

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。     

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°。     

卫星电视天线射频电路中LC压控振荡器设计

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,有效地降低了相位噪声。使得该压控振荡器实现了3.384～4.022 GHz频段的覆盖,在中心频率为3.7 GHz时,100 Hz和1 MHz频偏处的相位噪声分别为-90.4 dBc/Hz和-119.1 dBc/Hz,工作电压下为1.8 V,功耗仅为2.5 mW。     

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。     

一种低相位噪声的毫米波压控振荡器

基于推推振荡器结构设计了一种低相位噪声的毫米波压控振荡器,相比传统采用直接振荡和倍频实现的振荡器,该振荡器具有体积小、相位噪声低及电路简单等优点.振荡器中的谐振电路采用多级串联谐振,电感采用微带线的形式,提高了谐振器的品质因数,进而降低了振荡器的相位噪声,且在谐振电路通过微带耦合方式实现了基频输出.基于GaAs异质结双极晶体管(HBT)工艺对振荡器进行了设计和流片,芯片尺寸为1.8 mm×1.4 mm.在5V工作电压和0～13 V调谐电压条件下,振荡器的输出频率为42.1～46.2 GHz,电流为120 mA,输出功率为1 dBm,1/2次谐波抑制大于15 dB,相位噪声为-60 dBc/Hz@10 kHz、-85 dBc/Hz@100 kHz和-105 dBc/Hz@1 MHz.     

高性能SAW振荡器的频率稳定性

近几年来,高稳定性SAW振荡器的研制已取得了重大的进展,能对密封的SAW谐振器精确地进行频率调整,SAW振荡器的频率稳定性也有了显著的改进。500MHz SAW谐振振荡器的相位噪声达到了-184dBc/Hz,同时在10Hz的载波偏置条件下,闪变效应噪声为-83dBc/Hz。在±150kHz调谐范围内,验证了400MHz SAW延迟线振荡器样机的相位噪声为-170dBc/Hz,在10Hz的偏置条件下,其闪变效应噪声电平为-70dBc/Hz。检测到SAW器件的振动灵敏度为10~(-10)/g量级,最近还对采用混合电路的900MHz SAW谐振振荡器进行了同样的振荡灵敏性检测。按规定制作的500MHz SAW谐振振荡器的长期频率稳定性高达±1ppm/a。     

5 GHz 0.18 μm CMOS工艺正交输出VCO

文章采用全开关状态的延时单元和双延时路径两种电路技术设计了一种高工作频率、低相位噪声的环形振荡器.环路级数采用偶数级来获得两路相位相差90 ℃的正交输出时钟.采用TSMC 0.18 μm CMOS工艺进行流片,电压控制振荡器(VCO)的频率范围为4.9～5.5 GHz,模拟的相位噪声为-119.3 dBc/Hz@5 M,采用1.8 V电源电压,核芯电路的功耗为30 mW, 振荡器核芯面积为60 μm×60 μm.     

0.18-mm RF CMOS 工艺电感电容压控振荡器*

采用SMIC 0.18mm RF CMOS工艺设计实现了一种低相位噪声的压控振荡器。该电路采用了优化设计的电感电容谐振腔,差分耦合的放大器作为负阻补偿谐振腔的能量损耗。为了拓宽电路的频率调谐范围,在电路中设计了三比特开关电容阵列。测试结果表明：振荡器频率调谐范围为1.92GHz 到3.35GHz,在2.4GHz 频率处偏移载波1MHz处的相位噪声为-117.8dBc/Hz。电路直流供电电压为1.8V,电流为5.6mA.,芯片尺寸为600mm′900mm。芯片性能良好,可以应用于IEEE802.11b标准的无线局域网接收机中。.     

UHF RFID中低噪声正交压控振荡器设计

采用标准0.18μm RF CMOS工艺,设计了一种低相位噪声正交压控振荡器(QVCO)电路。该QVCO电路采用了两种新技术:分裂转换偏置与电容耦合技术。该电路不仅获得较好的相位噪声,还具有良好的相位误差。仿真结果表明,1.8V电压下,电路功耗为10.28mW。实现了848.1MHz~1.048GHz的调谐范围,输出频率为920MHz时,在频偏1MHz处,相位噪声为-127.5dBc/Hz,相位误差最小可达到0.01°。     

数字控制振荡器的设计和顶层模型

采用0.18 μm CMOS六层金属工艺,利用带中心抽头的对称螺旋电感和新型电容调谐阵列构成的LC谐振回路,设计并实现了一种低功耗低相位噪声的数字控制振荡器(DCO).流片测试结果表明,相位噪声在1 MHz偏移频率处为-119.77 dBc/Hz.电路采用1.8V电源供电,消耗约4.9mA电流,当电源电压降到1.6V时,消耗约4.1 mA的核心电路电流,此时,相位噪声在1 MHz频偏处仍达到-119.1 dBc/Hz.为了提高全数字锁相环设计效率,采用硬件描述语言,构建了一种适用于全数字锁相环的仿真模型.该模型能大大缩短早期系统级架构选择和算法级行为验证的时间.     

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。     

一种采用开关阶跃电容的压控振荡器(下): 电路设计和实现

为了验证阶跃可变电容压控振荡器调谐特性理论分析的正确性,提出了一种采用开关阶跃电容的新型压控振荡器电路,该压控振荡器电路采用0.25μm 1P5M CMOS工艺实现.一种新型开关阶跃电容实现了频率调谐功能,该电容的调谐电容是传统反型MOS管可变电容的146%.在1/f3区域,差分调谐振荡器的相位噪声比单端调谐振荡器低7dB.在载波频率偏差10kHz,100kHz和1MHz处测得差分调谐时的相位噪声分别是-83,-107和-130dBc/Hz,功耗为8.6mW.     

基于CMOS工艺宽带LC压控振荡器研究

设计了一种应用于无线通信系统的宽带电感电容(LC)压控振荡器(VCO),电路采用开关电容阵列获得了宽频率覆盖范围;利用开关可变电容阵列减小了调谐增益变化;并通过采用高品质因数的差分电感和噪声滤波技术获得了低相位噪声.电路设计采用SMIC 0.18 μm CMOS工艺.仿真结果表明:在工作电压为1.8 V时,直流功耗为9 mW,压控振荡器的频率范围870～1500 MHz(53%),调谐增益在67 MHz/V至72 MHz/V之间.相位噪声优于-100 dBc/Hz@100 kHz.     

900 MHz压控振荡器设计

采用集总元件变容二极管和超高频三极管设计900 MHz压控振荡器,根据ADS2006A软件仿真确定了压控振荡器的电路参数,并对相关指标如相位噪声、调谐带宽、稳定系数、输出功率和谐波电平等进行了仿真,通过调整电路参数,优化电路结构,实现了工作频率为1 GHz、调谐带宽为90 MHz的压控振荡器,其相位噪声在偏移中心频率10 kHz处为-105 dBc/Hz,在100 kHz处为-120 dBc/Hz,该设计大大降低了系统成本.     

一种改进的CMOS差分LC压控振荡器

本文介绍了一种改进LC振荡器设计方法，谐振回路采用非对称电容结构，与常见的振荡器结构相比，经改进的电路结构可以获得更好的相位噪声。本文基于CMOS工艺，设计了一种采用补偿Colpitts振荡器电路结构实现的差分LC压控振荡器，工作电压为2.5v。经仿真证明，通过调整非对称电容谐振回路中的电容值，可以获得最优的相位噪声     

宽带LC压控振荡器的相位噪声优化设计

采用0.35 μm BiCMOS工艺,设计了一款基于开关电容阵列结构的宽带LC压控振荡器.同时分析了电路中关键参数对相位噪声的影响.基于对VCO中LC谐振回路品质因数的分析,优化了谐振回路,提高了谐振回路的品质因数以降低VCO的相位噪声.采用噪声滤波技术,减小了电流源晶体管噪声对压控振荡器相位噪声的影响.测试结果表明,优化后的压控振荡器能够覆盖1.96～2.70 GHz的带宽,频偏为100 kHz和1 MHz的相位噪声分别为-105和-128 dBc/Hz,满足了集成锁相环对压控振荡器的指标要求.     

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。