所属领域： A 电子信息技术

技术成果简介

近年来，随着无线通信技术的高速发展，国内外众多科研机构将研究热点转向第五代(5G)通信，5G毫米波技术更是未来无线通信发展的主要方向。频率源作为毫米波前端系统中的重要环节，其性能的优劣对传输信号的信噪比影响重大，而压控振荡器是频率源中最核心的模块，影响着整个频率源的性能。该振荡器通过自激产生振荡信号并输出给后级电路模块用于变频操作，通过改变控制电压能够实现对振荡信号的频率进行选择，是无线通信系统的“心脏”。压控振荡器最重要的性能指标是相位噪声，因此，应用于5G毫米波系统的低相噪压控振荡器研究受到广泛关注。为了改善毫米波工作环境下压控振荡器的相位噪声性能，近年来出现了许多先进的技术方案。目前已有的方案提出了一种引入三次谐波的F类振荡器，采用变压器耦合技术在振荡电路中引入了三次谐波，形成F类振荡器，基波和三次谐波叠加后，在晶体管的漏极形成伪方波电压波形，根据脉冲灵敏度函数理论，能够带来相位噪声的改善。但由于三次谐波所在的频率非常高，电路的寄生效应十分显著，恶化电路的整体性能，导致相噪的性能改善并不明显。还提出了一种引入二次谐波的逆F类振荡器，利用单匝多抽头电感与交叉耦合电容器谐振引入二次谐波，形成逆F类振荡器，与基波叠加后在晶体管漏极处形成半正弦波，带来相位噪声的改善，但单匝多抽头电感占据较大芯片面积，较长的连接线带来额外的损耗，影响相噪性能并且增加成本。为了解决上述技术问题，本发明公开了一种逆F类压控振荡器及芯片，其中振荡器包括：交叉耦合晶体管对，包括晶体管M1x和晶体管M1y，用于为振荡电路提供负阻，使振荡电路自激并产生包含谐波的振荡信号；多峰值谐振腔，用于为振荡电路提供基波阻抗峰值和二次谐波阻抗峰值，对振荡信号进行滤波；频率调谐模块，用于控制多峰值谐振腔中一端口和二端口的电容值大小，以控制谐振腔的基波和二次谐波谐振峰值所在的频率，进而控制振荡器输出振荡信号的频率。本发明中的多峰值谐振腔在晶体管漏极结点能够产生更强的二次谐波阻抗峰值，使晶体管漏极电压的二次谐波分量大幅增强，产生的振荡电压更加接近半正弦信号，降低了电路的相位噪声，可广泛应用于电子通信技术领域。

技术成果前景

本发明中的多峰值谐振腔在晶体管漏极结点能够产生更强的二次谐波阻抗峰值，使晶体管漏极电压的二次谐波分量大幅增强，产生的振荡电压更加接近半正弦信号，在保持较宽频率调谐范围的基础上，显著降低了电路的相位噪声，提升电路性能。