[发明专利]电感耦合式谐振器及其构成的压控振荡器

说明书

本发明的多种实施例中涉及多频带压控振荡器。所述多频带压控振荡器的特点在于电感耦合式谐振器。所述谐振器包括初级路径以及与初级路径电感耦合的次级路径。所述初级路径包括多个串联级联的LC调谐段，各调谐段包括可变电容以及与次级路径电感耦合的初级电感。所述次级路径包括多个次级电感，所述次级电感耦合至初级路径中相应的初级电感。此外，所述次级路径包括多个可控开关，所述可控开关被控制为同时导通或关断以接合或断开初级路径和次级路径之间的电感耦合。内嵌的多个LC调谐段降低了各调谐段上的电压幅度摆动，使得谐振器的非线性所引起的相位噪声最小化。

技术领域

本发明涉及一种压控振荡器，具体涉及一种多频带压控振荡器。

背景技术

压控振荡器(VCO)是一种振荡频率受输入电压控制的电子振荡器。所施加的输入电压决定了瞬时的振荡频率。VCO能够被用于，例如频率调制(FM)、相位调制(PM)、锁相环等多种应用。

VCO包括配置有放大器的谐振器以防止振幅衰减，并使谐振器与输出隔离以使得负载不影响谐振器。谐振器可以是电感-电容(LC)谐振器，其谐振频率可响应于控制电压而变化。具有压敏电容的半导体二极管(例如变容二极管)可用于通过改变施加于二极管的控制电压以改变振荡器的频率。这些器件的制造非常方便，因此广泛地应用于各种压控振荡器。

在某些情况下，多频带无线设备可以采用多个VCO以支持在多个频带上的运行，各VCO可以被指定用于特定的频带。使用多个VCO以实现多频带运行可能会带来许多不希望产生的问题，例如增加成本和复杂性，对可靠性和耐用性造成负面影响等等。

因此，有必要提供一种适用性广的多频带压控振荡器。

发明内容

本文描述了一种具有电感耦合式谐振器的多频带VCO。

在部分实施例中，多频带VCO的特点在于电感耦合式谐振器。所述谐振器包括初级路径，以及与初级路径电感耦合的次级路径。所述初级路径包括多个级联的LC调谐段，其中每个调谐段均包括可调电容(例如变容二极管或背靠背式变容二极管对)和电感耦合到次级路径的初级电感。所述次级路径包括多个次级电感，所述次级电感耦合至初级路径中相应的初级电感。进一步地，所述次级路径包括多个可控开关，所述多个可控开关被控制来能够同时导通或同时关断以接合或断开初级路径和次级路径之间的电感耦合。可控开关的数量可以与次级路径中的次级电感的数量相同，也可以不同。通过同时导通或断开次级路径中的所有开关，每一级LC调谐段中的等效电感值发生改变，等同于一个开关电感。依靠多个初级路径中的LC调谐段，所述谐振器具有分布的LC调谐能力并由此实现更佳的频率调谐范围。每一级LC调谐段中的电容包含可变电容，可变电容与开关电感一起被控制形成多个调谐频带。各调谐频带可以重叠以使得VCO的整个频率调谐范围没有间隙。

嵌入多个LC调谐段使得各调谐段上的电压幅度摆动最小化，从而使得由谐振器非线性引起的相位噪声最小化。次级路径中多个开关串联连接的配置方式允许每一级可控开关的开关尺寸相对更大以实现导通期间各调谐段导通电阻R_ON较小，关断期间整体关断电阻R_OFF较大，使得初级路径在次级路径关断期间受到的影响更小。此外，多个串联级联的可控开关降低了次级路径中各开关上的电压幅度摆动，进而降低了可控开关非线性所引起的相位噪声。

在部分实施例中，多频带VCO可以被配置为双推式VCO，相比于传统的VCO，双推式VCO能够进一步降低振荡器的相位噪声。所述双推式VCO包括以双推结构连接的第一振荡器和第二振荡器以输出单端输出信号或差分输出信号至放大器。前文所述的用于多频带VCO的配置也同样适用于第一振荡器和第二振荡器。双推式结构可以沿虚拟地或实地对称。根据输出信号的类型，放大器可以是单端缓冲放大器或者差分放大器。或者，多频带VCO可以输出差分输出信号至倍频器以使得输出信号的频带翻倍。