用于高性能鎖相環(huán)的CMOS振蕩器研究.pdf

1、日益普及的無線通訊網絡加快了復雜無線設備系統(tǒng)的革新和部署，射頻集成電路設計的集成化是通信系統(tǒng)發(fā)展的一個重要方向。振蕩器是通信系統(tǒng)的核心部件，它的性能在很大程度上決定了系統(tǒng)的指標。振蕩器關鍵的性能指標包括工作頻率、可調范圍、相位噪聲(Phase Noise)、功耗(Power Consumption)等。而在不同的應用場景和系統(tǒng)中，對振蕩器的指標要求也存在較大差異。例如注入鎖定的毫米波頻段的振蕩器設計中，在滿足工作頻率范圍要求的同時降低功

2、耗顯得非常有意義。而在較低頻率的GHz工作頻率范圍，降低功耗、優(yōu)化面積和頻率覆蓋范圍則成為常見的設計要求。
　　論文首先回顧了目前主流振蕩器的拓撲類型和電路設計，并進行了多種關鍵技術的研究。在毫米波頻率的注入鎖定振蕩器的設計中，本文主要研究了低功耗技術。通過設計一種電源端的注入結構，該振蕩器能夠兼顧其它指標的同時工作在較低的電壓下。該電路在Tower JAZZ0.18μm SiGe BiCMOS工藝進行了流片驗證，測試結果表明該振

3、蕩器能夠工作鎖定在53.2GHz的頻率，核心電路在0.7V的供電電壓下功耗為3mW，面積為0.24mm2。
　　論文同時研究了在GHz頻率范圍內的大帶寬振蕩器。文中分析了電感電壓控制振蕩器的理論模型和相位噪聲模型，介紹了多比特控制的振蕩器各個模塊對振蕩器Q值的影響。文中給出了電路恒定子帶設計和振蕩器相噪的優(yōu)化放法，使每條子帶上的頻率均滿足指標要求。優(yōu)化后的振蕩器的頻率范圍為3.62-4.35GHz，調諧增益Kvco變化范圍為73.