[发明专利]压控振荡器

说明书

本发明提供一种压控振荡器，包括：相并联的开关电容阵列及开关变容管阵列；开关电容阵列包括相互并联的第一固定电容单元及多个第二固定电容单元，开关变容管阵列包括相互并联的第一变容管单元及多个第二变容管单元；第一固定电容单元与第一变容管单元相对应，多个第二固定电容单元依次与多个第二变容管单元一一对应；第二变容管单元的电容值随压控振荡器的输出频率降低而增加。本发明采用开关电容阵列将压控振荡器的输出频率划分为多个区域以获得较低的调谐增益；采用开关变容管阵列用来均衡调谐增益，使得调谐增益在整个频率范围内保持恒定，并且使得每个区域之间的频率间隔相等，极大地降低了自动频率校正电路设计的复杂度。

技术领域

本发明涉及一种压控振荡器领域，特别是涉及一种恒定调谐增益和区域间距的压控振荡器。

背景技术

压控振荡器是构成锁相环电路的非常重要的组成模块之一，而调谐增益是衡量压控振荡器性能的重要参数，调谐增益的变化会造成电路对幅度噪声更加敏感，从而恶化了压控振荡器的相位噪声性能。

对于频率调谐范围为3.6GHz～4GHz的压控振荡器，考虑到PVT(Process,Voltageand Temperature，工艺、电压和温度，简称PVT)对压控振荡器频率的影响，设计时需要留有一定的余量，选择频率调谐范围为3.52GHz～4.12GHz。压控振荡器的压控电压为2.5V，如果直接采用单独容管，则调谐增益高达300MHz/V，如此大的调谐增益必然恶化压控振荡器的相位噪声性能，振荡器的调谐增益K_VCO∝C_v，max-C_v，min，并且由于变容管的非线性而导致的AM-PM噪声的转换灵敏度K_AM-FM∝C_v，max-C_v，min，所以大的调谐增益必然会导致电路对幅度噪声更加敏感，从而恶化了压控振荡器的相位噪声性能。根据公式：

由式1可以看出，对于给定的环路带宽，如果K_vco过大，因为环路滤波器决定环路的稳定性，所以可以调节只有电荷泵电流I_cp和分频器的分频比N，加大分频器分频比N会使得锁相环带内相位噪声恶化，而减小电荷泵电流会使得电荷泵失配变得更加严重，参考杂散和小数杂散性能恶化，所以为了获得良好的噪声性能和杂散性能，传统的二进制权重计算方法通常采用一个开关电容阵列，压控电压调谐一个可变电容来获得一个连续的频率调谐范围，4bit数字信号控制开关电容阵列来离散地改变输出频率的区域。虽然传统的二进制开关电容阵列可以拓宽压控振荡器的调谐范围，并且能够获得较低的调谐增益，但是其有两个缺点。首先，压控振荡器调谐增益我们可以写成如式2所示：

由式2可以看出，如果谐振腔仅仅采用一个可变电容，则无论高频段或者低频段均不变，调谐增益跟C^-3/2成正比，所以当输出频率发生变化时，即总的谐振腔电容发生变化，调谐增益发生改变。

其次，每个区域之间的频率间隔大小不等，导致自动频率校正电路设计的复杂度大幅增加。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种压控振荡器，用于解决现有技术中仅采用一个二进制开关电容阵列，造成每个区域之间的频率间距不等，调谐增益不恒定，导致自动频率校准电路设计的复杂度增加的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种压控振荡器，包括：相并联的开关电容阵列及开关变容管阵列；

所述开关电容阵列包括相互并联的第一固定电容单元及多个第二固定电容单元，

所述开关变容管阵列包括相互并联的第一变容管单元及多个第二变容管单元；

所述第一固定电容单元与所述第一变容管单元相对应，多个所述第二固定电容单元依次与多个所述第二变容管单元一一对应；