一种超宽带低噪声快速起振频率源制造技术

本发明专利技术针对频率源日益高涨的性能要求，如超宽带、低噪声、低功耗等，采用快速起振技术、噪声抑制技术、频带拓宽技术，实现了一种超宽带低噪声快速起振频率源。该设计可覆盖3.5GHz‑7.7GHz输出频率范围，且在6ns内迅速实现电路输出频率稳定，噪声抑制措施也将保证频率源的相位噪声在覆盖的频带范围内低于‑120dBc/Hz@1MHz。本发明专利技术既可作为频率源单独使用，也可集成至锁相环电路中，方便应用于超宽带、低噪声、低功耗等场景。

【技术实现步骤摘要】
一种超宽带低噪声快速起振频率源
本专利技术涉及一种超宽带低噪声快速起振频率源，属于集成电路设计中锁相环频率源

技术介绍
频率源作为现代通信系统中最为关键的模块，其性能很大程度上决定收发机系统的噪声、功耗、输出带宽等等。面对日益高涨的性能要求，普通的频率源性能显得相形见绌，亟需一款同时具备超宽带、低噪声、低功耗的稳定频率源。常见的频率源包括环形压控振荡器、LC谐振压控振荡器。在集成电路设计领域，为使得收发机获得更好的相位噪声，大部分采用LC谐振压控振荡器。然而，依靠内部噪声自激振荡将会导致整个系统的响应时间加长，造成功耗损失，窄带的频率源应有场景受限。因此，传统的压控振荡器必须进行优化处理后方可应用于低功耗、超宽带、低噪声应用场景。
技术实现思路
本专利技术提出了一种超宽带低噪声快速起振频率源，其目的在于能够提供超宽的输出频率范围，且迅速实现电路输出频率稳定，并降低系统功耗。同时，噪声抑制措施也将保证整个系统的相位噪声保持在较低的水准，方便应用于超宽带、低噪声、低功耗等场景。本专利技术一方面可作为频率源单独使用，另一方面也可集成至锁相环电路中。本专利技术是通过如下技术方案实现的：所述一种超宽带低噪声快速起振频率源包括以下电路：压控振荡器、逻辑控制模块、缓冲器、电流镜；其中，压控振荡器采用四个LC谐振压控振荡器并联而成，分别为LC谐振压控振荡器1、LC谐振压控振荡器2、LC谐振压控振荡器3、LC谐振压控振荡器4，四个LC谐振压控振荡器具有相同的结构，但工作频率依次递增；其中，压控振荡器通过控制开关S1-S4分别控制LC谐振压控振荡器1至LC谐振压控振荡器4进行工作；其中，缓冲器采用电阻负载的单级差分放大器实现，且控制开关S1-S4分别控制不同的单级差分放大器单元工作；其中，电流镜采用静态CMOS实现，且控制开关S1-S4分别控制LC谐振压控振荡器1至LC谐振压控振荡器4的静态电流；其中，逻辑控制模块由数字代码实现，控制电流镜、压控振荡器、缓冲器的中对应的子电路进行工作；所述一种超宽带低噪声快速起振频率各模块的连接方式为：逻辑控制模块通过控制开关S1-S4分别与压控振荡器、缓冲器、电流镜相连；逻辑控制模块通过电容阵列控制开关SC1-SC6与压控振荡器相连；压控振荡器与缓冲器相连；电流镜与压控振荡器、缓冲器相连；其中，压控振荡器中LC谐振压控振荡器1至LC谐振压控振荡器4通过电容阵列控制开关SC1-SC6、调谐电压Vtune相连。所述一种超宽带低噪声快速起振频率源，包括单一LC谐振频率源工作及LC谐振频率源切换。具体包括如下步骤：步骤一、单一LC谐振频率源工作，具体又包括如下子步骤：步骤1.1起始时，将调谐电压Vtune设定为固定值；步骤1.2初始化逻辑控制模块，并设置控制字初始值，根据期望输出频率，打开控制开关S1-S4其中一位，并打开一位或多位电容阵列开关SC1-SC6；步骤1.3所选的LC谐振压控振荡器开始振荡，经过较短的时间后，输出频率稳定至所需期望输出频率附近；步骤1.4调整调谐电压Vtune，使得输出频率稳定至期望输出频率。步骤二、LC谐振频率源切换，具体包括如下子步骤：步骤2.1将调谐电压Vtune设定为固定值；步骤2.2关闭之前打开的控制开关S1-S4的其中一位，并关闭电容阵列开关SC1-SC6，根据新的期望输出频率，重新打开控制开关S1-S4的其中一位，并打开一位或多位电容阵列开关SC1-SC6；步骤2.3所选另外的LC谐振压控振荡器开始振荡，经过较短的时间后，输出频率稳定至新的期望输出频率附近；步骤2.4调整调谐电压Vtune，使得输出频率稳定至新的期望输出频率。有益效果一种超宽带低噪声快速起振频率源，与现有频率源相比，具有以下有益效果：1.采用四个LC谐振压控振荡器相连，并确保每相邻的两个LC谐振压控振荡器之间存在20％的频率重叠，依据不同的输出期望频率选择不同工作频率的LC谐振压控振荡器，实现了超宽的输出频率；2.LC谐振压控振荡器引入延时启动单元，大幅缩短频率源起振时间，加快输出频率稳定，降低了系统功耗；3.电流镜及LC谐振压控振荡器中分别引入低通滤波器，抑制了器件热噪声影响，使频率源获得更好的噪声表现；4.可变电容阵列提供了更为精确的频率步进，提升了频率源输出频率的准确性。附图说明图1是本专利技术一种超宽带低噪声快速起振频率源的系统框图；图2是本专利技术一种超宽带低噪声快速起振频率源的LC谐振压控振荡器电路结构图；图3是本专利技术一种超宽带低噪声快速起振频率源的电容阵列结构示意图；图4是本专利技术一种超宽带低噪声快速起振频率源的电阻负载单级差分放大器电路结构图；图5是本专利技术一种超宽带低噪声快速起振频率源的电流镜结构图；图6是本专利技术一种超宽带低噪声快速起振频率源中LC谐振压控振荡器1的输出频率及相位噪声图；图7是本专利技术一种超宽带低噪声快速起振频率源中LC谐振压控振荡器2的输出频率及相位噪声图；图8是本专利技术一种超宽带低噪声快速起振频率源中LC谐振压控振荡器3的输出频率及相位噪声图；图9是本专利技术一种超宽带低噪声快速起振频率源中LC谐振压控振荡器4的输出频率及相位噪声图；图10是本专利技术一种超宽带低噪声快速起振频率源中由LC谐振压控振荡器2切换至LC谐振压控振荡器4的仿真示意图；具体实施方式下面结合实施例及附图中对本专利技术一种超宽带低噪声快速起振频率源中各电路模块及工作过程做进一步说明和详细描述。实施例1一种超宽带低噪声快速起振频率源可以应用于超宽带、低噪声、低功耗场景，能够迅速稳定输出频率，降低电路整体功耗。该电路既可单独使用，亦能同其他模块共同作用形成闭环回路。所述一种超宽带低噪声快速起振频率源包括以下电路：压控振荡器、逻辑控制模块、缓冲器、电流镜；其中，压控振荡器采用四个LC谐振压控振荡器并联而成，分别为LC谐振压控振荡器1、LC谐振压控振荡器2、LC谐振压控振荡器3、LC谐振压控振荡器4，四个LC谐振压控振荡器具有相同的结构，但工作频率并不相同；其中，压控振荡器通过控制开关S1-S4分别控制LC谐振压控振荡器1至LC谐振压控振荡器4进行工作；其中，缓冲器采用电阻负载的单级差分放大器实现，且控制开关S1-S4分别控制不同的单级差分放大器单元工作；其中，电流镜采用静态CMOS实现，且控制开关S1-S4分别控制LC谐振压控振荡器1至LC谐振压控振荡器4的静态电流；其中，逻辑控制模块由数字代码实现，控制电流镜、压控振荡器、缓冲器的中对应的子电路进行工作；所述一种超宽带低噪声快速起振频率各模块的连接方式为：逻辑控制模块通过控制开关S1-S4同时与压控振荡器、缓冲器、电流镜相连；逻辑控制模块通过电容阵列控制开关SC1-SC本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超宽带低噪声快速起振频率源，其特征在于：压控振荡器、逻辑控制模块、缓冲器、电流镜；/n所述一种超宽带低噪声快速起振频率各模块的连接方式为：/n逻辑控制模块通过控制开关S1-S4分别与压控振荡器、缓冲器、电流镜相连；逻辑控制模块通过电容阵列控制开关SC1-SC6与压控振荡器相连；压控振荡器与缓冲器相连；电流镜与压控振荡器、缓冲器相连；/n其中，压控振荡器中LC谐振压控振荡器1至LC谐振压控振荡器4通过电容阵列控制开关SC1-SC6、调谐电压Vtune相连。/n具体包括如下步骤：/n步骤一、单一LC谐振频率源工作，具体又包括如下子步骤：/n步骤1.1起始时，将调谐电压Vtune设定为固定值；/n步骤1.2初始化逻辑控制模块，并设置控制字初始值，根据期望输出频率，打开控制开关S1-S4其中一位，并打开一位或多位电容阵列开关SC1-SC6；/n步骤1.3所选的LC谐振压控振荡器开始振荡，经过较短的时间后，输出频率稳定至所需期望输出频率附近；/n步骤1.4调整调谐电压Vtune，使得输出频率稳定至期望输出频率。/n步骤二、LC谐振频率源切换，具体包括如下子步骤：/n步骤2.1将调谐电压Vtune设定为固定值；/n步骤2.2关闭之前打开的控制开关S1-S4的其中一位，并关闭电容阵列开关SC1-SC6，根据新的期望输出频率，重新打开控制开关S1-S4的其中一位，并打开一位或多位电容阵列开关SC1-SC6；/n步骤2.3所选另外的LC谐振压控振荡器开始振荡，经过较短的时间后，输出频率稳定至新的期望输出频率附近；/n步骤2.4调整调谐电压Vtune，使得输出频率稳定至新的期望输出频率。/n...

【技术特征摘要】
1.一种超宽带低噪声快速起振频率源，其特征在于：压控振荡器、逻辑控制模块、缓冲器、电流镜；
所述一种超宽带低噪声快速起振频率各模块的连接方式为：
逻辑控制模块通过控制开关S1-S4分别与压控振荡器、缓冲器、电流镜相连；逻辑控制模块通过电容阵列控制开关SC1-SC6与压控振荡器相连；压控振荡器与缓冲器相连；电流镜与压控振荡器、缓冲器相连；
其中，压控振荡器中LC谐振压控振荡器1至LC谐振压控振荡器4通过电容阵列控制开关SC1-SC6、调谐电压Vtune相连。
具体包括如下步骤：
步骤一、单一LC谐振频率源工作，具体又包括如下子步骤：
步骤1.1起始时，将调谐电压Vtune设定为固定值；
步骤1.2初始化逻辑控制模块，并设置控制字初始值，根据期望输出频率，打开控制开关S1-S4其中一位，并打开一位或多位电容阵列开关SC1-SC6；
步骤1.3所选的LC谐振压控振荡器开始振荡，经过较短的时间后，输出频率稳定至所需期望输出频率附近；
步骤1.4调整调谐电压Vtune，使得输出频率稳定至期望输出频率。
步骤二、LC谐振频率源切换，具体包括如下子步骤：
步骤2.1将调谐电压Vtune设定为固定值；
步骤2.2关闭之前打开的控制开关S1-S4的其中一位，并关闭电容阵列开关SC1-SC6，根据新的期望输出频率，重新打开控制开关S1-S4的其中一位，并打开一位或多位电容阵列开关SC1-SC6；
步骤2.3所选另外的LC谐振压控振荡器开始振荡，经过较短的时间后，输出频率稳定至新的期望输出频率附近；
步骤2.4调整调谐电压Vtune，使得输出频率稳定至新的期望输出频率。


2.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：李尧，周波，王祖航，金烨然，刘宇杰，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11