电感及电容结构的压控振荡器电路设计与仿真

随着通信技术对射频收发机性能要求的不断提高,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,文中采用STMC 0.18μm CMOS工艺,提出了一种1.115 G的电感电容压控振荡器电路设计方案,利用Cadence中的Spectre RF对电路进行仿真。研究结果表明:在4～6 V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 38 GHz,振荡频率为1.115 GHz时,在偏离中心频率10kHz处,100 kHz处以及1 MHz处的相位噪声分别为-90.9 dBc/Hz,-118.6 dBc/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0.012微米CMOS技术10GHz压控振荡器的设计

基于0．12微米CMOS技术10GHz环形电压控制振荡器（VCO）可用于SDH（STM-64）和SONET（OC-192）光接收机的时钟恢复电路。该振荡器设计的关键是采用了客性源极耦合电流放大器（SC3A）。由于带通特性的SC3A的特点,该压控振荡器有较大的调谐范围及较低的噪声,其中心频率为IOGHz,可以在8．4GHz至10．6GHz的频率范围内工作,在偏离中心频率1MHz处的单边带相位噪声约为-85dBc／Hz。     

一种宽调谐范围的毫米波LC压控振荡器设计

基于TSMC 65 nm CMOS工艺,设计了一种具有宽调谐范围的毫米波电感电容压控振荡器,振荡器采用开关电容阵列、大容值范围可调电容和大滤波电容实现频率调谐范围与相位噪声的双优化.通过三组开关电容阵列来获得八条子频段,优选容值范围较大的可调电容来细调每一个频段的振荡频率,获得较大的调谐增益Kvco,从而最大程度地提高频率调谐范围.通过大滤波电容与尾电流源构成的低通滤波器抑制偶次谐波附近的噪声,从而优化相位噪声.仿真结果表明,在1. 2 V的工作电源电压下,压控振荡器的频率调谐范围22. 2 G～29. 2 GHz,中心频率25. 7 GHz,在1 MHz频率偏移处的相位噪声-100. 9 dBc·Hz~(-1),功耗10. 81 mW,芯片核心面积为0. 056 mm~2.     

优化耦合方式的低相位噪声宽带正交压控振荡器设计

本文对传统正交压控振荡器(QVCO)耦合方式进行了改进,提出了在耦合管的源端引入相移网络的方法,从而改善了QVCO电路的相位噪声性能以及减小输出相位失配,并依此设计了一个低相位噪声,输出相位关系稳定的宽带正交压控振荡器.QVCO电路采用TSMC 0.13 μm CMOS工艺进行设计,输出频率范围为3.4～5.48 GHz,即调谐范围达46.8%.测试表明,输出频率4.2 GHz时在频偏1 MHz处,相位噪声为-120 dBc/Hz.在整个输出频率范围内电路FOM值介于179.5～185.2 dB,电路功耗为7.68～18mW.     

一种新颖的正交输出伪差分环形VCO的设计

设计了一种基于标准0.18 μm CMOS工艺的4级延迟单元的全差分环形压控振荡器.提出了一种新颖的环形振荡器电路结构,通过结合控制耦合强度与改变负载电阻值的方法,改善了单一技术在有限的电压范围内的调谐线性度,实现整个电压范围内的高调谐线性度;采用双通路技术提高了振荡频率,同时运用交叉耦合正反馈减少输出电平翻转时间,改善相位噪声特性,提高性能.后仿真结果表明,在电源电压为1.8V时,VCO的中心频率为2.8 GHz,核心电路的功耗为18.36 mW,调谐范围为2.05 GHz～3.35 GHz,当频率为2.8 GHz时,相位噪声为-89.6 dBc/Hz@1 MHz.     

标准数字CMOS工艺正交压控振荡器设计

<正>交压控振荡器是高速链路中的一个关键部件.片上集成高质量品质的电感电容等无源器件是影响压控振荡器性能的关键因素.为了兼容传统的数字工艺,采用超深亚微米的数字CMOS工艺进行片上电感电容的集成,并基于此无源器件实现了基于电容耦合的正交压控振荡器,实现中心频率16.12GHz,频率调节范围为10%,1M频偏处的相位噪声为-112dBc,相位误差小于0.39°.     

应用于IMT-A和UWB系统的双频段开关电流源压控振荡器设计

采用TSMC 0.13μm CMOS工艺设计了一款宽带电感电容压控振荡器(LC-VCO).LC-VCO采用互补型负阻结构,输出信号对称性较好,可以获得更好的相位噪声性能.为达到宽的调谐范围,核心电路采用4 bit可重构的开关电容调谐阵列以降低调谐电路增益,并使用可变电容在每段开关电容子频带上实现调谐.此外,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、振荡幅度等性能.整个芯片(包括焊盘)面积为1.11 mm×0.98 mm.测试结果表明,在1.2 V电源电压下,UWB和IMT-A频段上压控振荡器所消耗的电流分别为3.0和5.6 mA,压控振荡器的调谐范围为3.86～5.28和3.14～3.88GHz.在振荡频率3.534和4.155 GHz上,1 MHz频偏处,压控振荡器的相位噪声分别为-122和-119 dBc/Hz.     

通信系统中小型化频率合成器设计

文章针对通信接收机小型化的要求提出了一种接收机频率源的设计思路,采用TSMC 0.18μm 1P6M混合信号工艺设计锁相环(phase locked loop,PLL)电路结构,设计了一种具有快速锁定时间、较宽频率调谐范围、低相位噪声的电荷泵锁相环(charge pump phase locked loop,CPPLL)。使用Cadence Spectre对电路进行仿真,电路整体具有在输入参考频率23～600 MHz之间产生1.92～2.62 GHz的时钟信号功能。在中心频率2.3 GHz、偏移载波频率10 MHz的情况下,敏感单元环形压控振荡器的相位噪声为-112.9 dBc/Hz。进行版图设计后,对电路进行验证,设计出小型化频率合成器芯片。     

宽频率带宽,低相位噪声声表面波压控振荡器

本文描述了一种新型声表面波压控振荡器,它的中心频率为７５ＭＨｚ,压控频率范围宽可达１ＭＨｚ;输出功率一致性好,整个压控范围输出功率波动小于１ｄＢｍ;相位噪声低,在偏离频率１ｋＨｚ处的单边带相位噪声小于一１００ｄＢ／Ｈｚ。     

GPS/BD 接收机中电感电容压控振荡器设计

采用TSMC 0.18 μm CMOS工艺,设计了一款宽调谐、低相位噪声、低功耗的电感电容压控振荡器(voltage controlled oscillar,VCO),用于接收北斗卫星导航系统的B1,B2频段信号和全球定位系统(global positioning system,GPS)的L1频段信号的射频接收机中.振荡器中采用了开关固定电容阵列和开关MOS管可变电容阵列,有效地解决了宽频率调谐范围和低相位噪声之间不可兼顾的问题,另外,采用了可变尾电流源的结构,使得振荡器在整个可调频率范围内输出电压的幅度变化不大.利用Cadence软件中Spectre对电路进行仿真.结果表明,振荡器频率调谐在2.958-3.418 GHz和2.318-2.552 GHz这2个频段内,在1.8V的供电电源电压下,功耗仅为3.06-3.78mW.当振荡器工作在3.2 GHz和2.4 GHz的中心频率时,其在1 MHz频偏处的单边相位噪声分别为-118 dBc/Hz和-121 dBc/Hz.     

一种高速低相位噪声锁相环的设计

设计了一种1．8V、SMIC0．18μm工艺的低噪声高速锁相环电路．通过采用环行压控振荡器,节省了芯片面积和成本．通过采用差分对输入形式的延时单元,很好地抑制了电源噪声．与传统的简单差分对反相器延时单元相比,该结构通过采用钳位管和正反馈管,实现了输出节点电位的快速转变,整个电路芯片测试结果表明：在输入参考频率为20MHz、电荷泵电流为40μA、带宽为100kHz时,该锁相环可稳定输出频率为7971MHz—1．272GHz的时钟信号,且在中心频率500kHz频编处相位噪声可减小至-94．3dBc／Hz。     

高性能数字电视调谐器本振的设计与实现

在讨论数字电视调谐器本振相位噪声和分析直接数字频率合成器(DDS)原理及特点的基础上,提出了一种DDS与锁相环(PLL)混合电路用于调谐器本振的方法,可使其在所用频率点上无相位截断噪声,从而使调谐器本振的相位噪声大大改善,最后通过实验证明了这种方法的有效性.     

低功耗直接衬底耦合QVCO的分析与设计

设计了一款基于TSMC 0.13μm CMOS工艺实现的低功耗低相位噪声、直接衬底耦合形式的正交压控振荡器(QVCO).该QVCO采用电容抽头技术、丙类操作状态和衬底耦合技术,降低电路的功耗和面积.最终版图后仿真结果表明:该QVCO在仅消耗2 m W的情况下,在载频6 GHz处,相位噪声达到-119.11d Bc/Hz@1MHz.     

基于直接数字频率合成器的高性能数字电视调谐器本振设计

讨论了数字电视调谐器本振相位噪声，在分析直接数字频率合成器（DDS）的原理及特点的基础上，提出了一种DDS与锁相环（PLL）混合电路用于调谐器本振的方法，应用该方法可使其在所用频率点上无相位截断噪声，从而使调谐器本振的相位噪声大大改善，实验证明，该方法是有效的。     

基于集成锁相环的BPSK调制器设计与实现

全集成锁相环芯片目前在射频电路中应用很广泛.以集成锁相环ADF4360-8为本振,以双平衡混频器为调制器,实现了220 MHz载波的BPSK调制.在设计中以对影响本振相位噪声高低的主要因素的分析为基础进行电路的设计.为获得更低的相位噪声,在对影响本振相噪关键因素分析的基础上进行电路的设计.完成硬件工作后,使用专用仪器对相噪、BPSK调制EVM等指标进行了测试.测试数据表明采用全集成锁相环的方案达到了设计输入的要求.     

A new method for detecting line spectrum of ship-radiated noise using Duffing oscillator

A detection scheme for line spectrum of ship-radiated noise is proposed using Duffing oscillator. The chaotic trajectory of Duffing oscillator is analyzed and the state equation of the system is improved to detect weak periodic signals in different frequencies. According to the simulation results, the phase transforms of Duffing oscillator are sensitive to periodic signals and immune to the random noise and the periodic interference signals which have larger angular frequency difference from the referential signal. By employing Lyapunov exponents in the field of detection as the criteria for chaos, the phase transforms of dynamic behaviors in quantity are successfully determined. Meanwhile, the threshold value in critical state has been evaluated more accurately. Based on the phase transforms of Duffing oscillator, a new method for detecting line spectrum of ship-radiated noise is given. Three types of ship-radiated noise signals are analyzed and the values of line spectrum are acquired successfully by this method. The experimental results show that this method has high sensitivity and high resolution.     

一种低功耗低相位噪声的压控振荡器设计

就压控振荡器设计中如何实现低功耗和低相位噪声的问题,提出了一种改进型自开关偏置设计方法,在减小尾部偏置晶体管闪烁噪声的同时,抑制了负阻管1/f噪声的变频转化,有效地改善了带内相位噪声;同时采用线性区偏置和电流复用,实现低电源电压供电和低功耗,电路采用0.18μm标准CMOS工艺实现。通过对线性度、噪声和功耗的仿真测试,结果显示了设计的正确性。     

High temperature super-conducting (HTS) C-band oscillator with phase noise of -134 dBc/Hz

A high Q HTS cavity resonator with resonating frequency fo = 5.624 GHz was fabricated using high quality HTS film and high purity sapphire. The unloaded quality factor of the HTS resonator was as high as Qt = 1.09×106 at the nitrogen temperature, 77 K. A HTS local oscillator combining the high Q cavity resonator with a C-band low noise GaAs HEMT amplifier was then designed and constructed.The phase noise of the oscillator, measured by a HP 3048A noise measurement system, is -134 dBc/Hz at 10 kHz offset when the temperature is 77 K. This result is close to the best level reported by other groups in the world.