电感增强型旋转行波振荡电路和方法技术

本发明专利技术公开了多个电感增强的交错旋转行波振荡器(RTWOs)。部分传输线导线的长度增加并且平行布线。由于在这些部分导线中的电流以相同的方向流动，这些电感器的电感增大。通过控制这些区域的传输线导线的长度，与在振荡器中的电流在相反的方向流动的长度，所述振荡器的整体阻抗能够增加。增加的阻抗导致了更低的功耗和振荡器更低的相位噪声。此外，交错的振荡器彼此相位锁定。

Inductance enhancement type rotary traveling wave oscillating circuit and method

A plurality of inductance enhanced interleaved rotating traveling wave oscillators (RTWOs) are disclosed. The length of a portion of a transmission line wire is increased and parallel wiring is performed. Because the currents in these portions of the wire flow in the same direction, the inductance of these inductors increases. By controlling the length of the transmission line wire in these regions and the length of the current flowing in the oscillator in the opposite direction, the overall impedance of the oscillator can be increased. The increased impedance results in lower power consumption and lower phase noise of the oscillator. In addition, the interleaved oscillators are locked with each other.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电感增强型旋转行波振荡电路和方法
本专利技术涉及旋转行波振荡器，更具体地，涉及一种电感增强的种振荡器的。此外，本专利技术还涉及一种改进的电感器。
技术介绍
美国专利6556089描述了一种旋转行波振荡器(RTWO)，在此通过将其作为整体参考并入。图1表示该振荡器的通常布置，它包括一对导线作为传输线，奇数数目的相位反转的元件，如分频器，连接到所述导线，和多个再生元件。如图1所示，传输线包括导线15a、15b以及一个分频器19，需要奇数数目的分频器以保持传输线上的振荡器。图1还示出了多个再生元件21，连接在沿着传输线的并处于线路上的导线15a和15b之间的空间隔离的位置。再生元件在线路上建立行波，并通过向线路提供能量以弥补小的损耗从而维持着波。图2表示一个再生元件的一个实施例，一对跨接耦合的CMOS反相器。每个反相器的p沟道晶体管连接在第一电位VDD和传输线的一个导线之间。每个反相器的n沟道晶体管连接在传输线的同一个导线和第二电位VSS之间。在各个反相器中，两个晶体管的栅极的输入是传输线的另一导线，从而跨接耦合反相器。当波传输经过它们，跨接耦合的反相器进行切换，供给波以能量从而保持其振幅。只要再生元件呈现负电阻，它就可以执行启动和维持线路上的行波的功能。例如，美国专利7545225的再生装置可以执行所需的功能。图3表示一个将再生元件连接到线路的一种方法。这样的连接偏置波的旋转方向，由于波先到达该反相器的栅极，在到达它们的漏极之前，如美国专利7218180所描述的，在此通过将其作为整体参考并入。这使得跨接耦合的反相器得到它们进行切换所需要的时间，正当波到达它们的输出时。因为开关是精心时控的，再生元件不会明显干扰振荡器的周期，由此导致低的相位噪声。图4表示一个折叠的旋转时钟，它是专利7218180中有所描述。折叠旋转时钟具有六个折叠和一个分频器。如专利7218180所描述的，折叠具有提供连接到再生元件以在特定方向上偏置波的便利的优点。图5在细节上表示到折叠线上的再生元件的连接，以使行波被偏置可以在一个特定的方向行进。请注意，波到达栅极之后到达反相器的漏极的时间是由折叠的长度确定。在所示的插入86，波先到达位置100，逆变器94的栅极上，在它到达位置102，逆变器94的漏极之前。因此，这种布置允许调整折叠的长度、反相器延迟。
技术实现思路
本专利技术的一个实施方式是一种交错的旋转行波振荡器。交错的振荡器包括第一旋转行波振荡器和第二旋转行波振荡器。第一旋转行波振荡器(RTWO)包括第一对导线和第一分频器，其中第一对导线与第一分频器连接以形成第一闭合回路。第二旋转行波振荡器(RTWO)包括第二对导线和第二分频器，其中第二对导线与第二分频器连接以形成第二闭合回路。第二闭合回路与第一闭合回路占有近似相同的物理区域；第一和第二分频器的导线空间上隔开，并在一个足够的长度上相互平行，因而该分频器的电感增大。本专利技术的一个优点是，操作振荡器所需要的功率减小。另一个优点在于，相位噪声得到改善。再一个优点是，交错的振荡器是自然锁相。再一个优点是，多个振荡器需要的面积不与单个振荡器的需求实质性的增加。附图简要说明参照下面的描述、附及的权利要求以及相应的附图，将会更好的理解本专利技术的这些以及其它特征、方面和优点。图1示出一个旋转行波振荡器的总体布置；图2示出一对跨接耦合的反相器的再生装置的实施例，即；图3示出将再生装置连到线路上的一种方式；图4示出如在美国专利7218180中描述的折叠旋转时钟；图5示出更详细的折叠线路上的一个再生元件的连接，将波偏置以使其在一个特定的方向行进；图6示出了本专利技术的一个实施例；图7示出了本专利技术第二实施例；图8示出图6的实施例的横截面；图9示出在图7的实施例的横截面；图10示出了图6的实施例中代表性的再生元件的放置；图11示出了本专利技术另一个实施例，其中第一或第二实施例的传输线形成一个闭环；图12示出传输线的一部分的透视图；图13示出传输线的一部分的透视图；图14示出一种替代的RTWO装置，其包括一对交错的RTWO；图15A示出了在导线Ap、An，为清楚起见表示为零厚度的线，对该RTWO对中的第一个RTWO；图15B示出了导线Bp、Bn，表示为零厚度的线，对该RTWO对中的第二个RTWO；图16A示出了跨接区域中的振荡器的导线的放置；图16B示出了放置相邻导线的一种方式；图16C示出了放置相邻导线的第二方式。具体实施方式图6示出了本专利技术的实施例200。在本实施例中，一个旋转行波振荡器的一对传输线导线的一部分202承载着行波。电流IA在导线A202中流动，电流IB的另一导线B204中流动。电压VAB206存在于两个导线之间，其中假定导线A在传输线的上部208为更高电势，导线B在传输线的中部210为更高电势，并且导线A在底部212为更高电势。因此，所描述的传输线包括两个分频器。一跨接(cross-over)214逆转段208和段210之间的波的极性，另一跨接216逆转段210和段212之间的波的极性。不同于美国专利6556089所提出的减少导线相互之间的跨接的耦合，本专利技术的分频器试图最大化导线之间的耦合，这样以使分频器构成的传输线长度的主要部分。事实上，在本专利技术中，目的是使在横向路径的长度W220相比纵向路径的长度L222要更长。在一个实施例中，W/L比值约为3。然而，这个比例是选取的以实现所需的阻抗和再生元件的栅极偏置时延的设计参数。形成具有水平和纵向路径的循环的一个好处是，其更紧凑，传输线路的显著较长的长度可以匹配较小的区域。图6所示的实施例的一个重要的特性是，区域224的磁通量Φ是图5所示的折叠的区域85的4倍。其原因是，区域周围的电流是两倍大，具有添加在分段208和212的相邻的水平导线的大致相等的电流IA和IB。因此，本实施例中导线的电感增加了4倍。增加传输线的电感导致传输线的阻抗增加，根据关系式其中，L是每单位长度的微分电感，C是传输线的单位长度的微分电容。例如，将电感增加四倍，并保持电容不变，由两个因素增加了阻抗。传输线的较高的阻抗有一些非常积极的影响。一个好处是，线路上的波的功率减少了二分之一，因为对于导线之间一个给定的差分电压只需要一半的电流。另一个效果是，相位噪声改善了约3dB，这相当于两倍的改进。相位噪声的改善源于Q因子(Q＝ωL/R)的改进。具体而言，由于电感的增强，单位长度的电感增加大约4倍，但传输线的串联电阻增加一倍。这将导致Q因子变为2倍，并因此降低了相位噪声。如果一个振荡器品质因数可以被定义为功率和相位噪声的乘积，那么图5所示实施例的品质因数的改变为大约4倍，大致与电感增加的程度相同。图8示出图6的实施例的横截面400。表明了导线A402和B404通过任意方便的和适宜的绝缘体408从接地平面406分离，依据该传输线通过印刷电路板还是集成电路来实现。图7示出了本专利技术的第二实施例300。在本实施例中，导线A和B的横向路径导线堆叠在彼此的顶部，一个分频器由顶部金属和底部金属之间的一个或多个引线或通道324、326实现。因此，导线中电流IA在其左侧的在段308中具有电流IB的导线的下面流动，导线中电流IA在其右侧的则在段310中具有电流IB的导线的上面流动。图9示出图7的实施例的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交错旋转行波振荡器，包括：第一旋转行波振荡器包括第一对导线和第一跨接，所述第一对导线与第一跨接连接以形成第一闭合回路；第二旋转行波振荡器包括第二对导线和第二跨接，所述第二对导线与第二跨接连接以形成第二闭合回路；所述第二闭合回路与所述第一闭合回路占有近似相同的物理区域；所述第一跨接和第二跨接的导线空间上隔开，并在一个足够的长度上相互平行，使得所述跨接的电感增大，其中第一对导线和第二对导线进行交错，使得它们共享由彼此产生的电磁场。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.31 US 13/341,9951.一种交错旋转行波振荡器，包括：第一旋转行波振荡器包括第一对导线和第一跨接，所述第一对导线与第一跨接连接以形成第一闭合回路；第二旋转行波振荡器包括第二对导线和第二跨接，所述第二对导线与第二跨接连接以形成第二闭合回路；所述第二闭合回路与所述第一闭合回路占有近似相同的物理区域；所述第一跨接和第二跨接的导线空间上隔开，并在一个足够的长度上相互平行，使得所述跨接的电感增大，其中第一对导线和第二对导线进行交错，使得它们共享由彼此产生的电磁场。2.根据权利要求1所述的交错振荡器，其中，所述第一对导线的第一导线和第二对导线的第一导线是直接相邻，所述第一对导线的第二导线和第二对导线的第二导线是直接相邻。3.根据权利要求1或2所述的交错振荡器，其中，在所述跨接的平行导线中流过的任何电流以相同的方向流动。4.根据权利要求1或2所述的交错振荡器，其中，所述第一跨接的导线互相堆叠，并一起布置在一个接地平面上；所述第二跨接的导线互相堆叠，并一起布置在一个接地平面上；所述第一跨接的导线和所述第二跨接的导线在横向上彼此相邻。5.根据权利要求1或2所述的交错振荡器，其中所述第一跨接和第二跨接的导线被布置在一个接地平面，并且横向上彼此相邻。6.根据权利要求1或2所述的交错振荡器，其中第一旋转行波振荡器和第二旋转行波振荡器通过一个阻抗被互相耦合，使得每个旋转行波振荡器具有降低了的相位噪声。7.根据权利要求6所述的交错振荡器，其特征在于，耦合阻抗是电感性的。8.根据权利要求6所述的交错振荡器，其特征在于，耦合阻抗是电阻性。9.根据权利要求1或2所述的交错振荡器，其中第一旋转行波振荡器和第二旋转行波振荡器通过一个阻抗被互相耦合，使得每一个旋转行波振荡器与另一个旋转行波振荡器之间相位锁定。10.一种集成电路，包括：第一旋转行波振荡器，包括第一对导线和第一跨接，所述第一对导线与第一跨接连接以形成第一闭合回路；第二旋转行波振荡器，包括第二对导线和第二跨接，所述第二对导线与第二跨接连接以形成第二闭合回路；所述第二闭合回路与所述第一闭合回路占有近似相同的物理区域；所述第一对导线和第二对导线进行交错，使得它们共享由彼此产生的电磁场。11.根据权利要求10所述的集成电路，所述第一对导线的...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·马特乔夫斯基，S·贝库埃，A·法姆，
申请(专利权)人：美国亚德诺半导体公司，
类型：发明
国别省市：美国,US