CN105811884A - 一种适合宽带调谐的压控振荡器 - Google Patents
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- H03B5/30—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator
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Abstract
本发明属于电能转换装置技术领域，尤其涉及一种适合宽带调谐的压控振荡器。在本发明实施例中，压控振荡器包括主圈、与主圈耦合的副圈和连接在所述副圈与地之间的开关装置，开关装置通过通断改变副圈的回流路径，进而改变副圈的等效电长度，进而改变所述压控振荡器的谐振频率，这种方式有利于在毫米波频段，圈数少、尺寸小的电感调谐，因此该压控振荡器的调谐方式更适合宽带调谐。
Description
技术领域
本发明属于电能转换装置技术领域，尤其涉及一种适合宽带调谐的压控振荡器。
背景技术
振荡器是一个频率源，不需要外界信号激励，自身就可将直流电能转化为交流电能，被广泛的应用于医学、化学、生物学等多领域的设备装置中。高质量的振荡器要求有灵活的调谐能力。根据电磁感应定律，完整的感生电动势必须考虑电流所在的闭合环路产生的磁场。因此螺旋电感是一种由其环路决定其性能的元件，然而在实际应用中，通常只强调电感的端口，认为电感的全部效应只存在于信号电流从输入端到输出端的螺旋线圈中，而忽略了电感之外的电流回流路径所起到的闭合回路的作用。这种忽略在传统RF频率下不会造成很大的问题，但在毫米波频段，由于电感的圈数少，尺寸小，回流路径所产生的自感和互感对整体性能的影响就会十分显著。因此，现有的振荡器不适合宽带调谐。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种适合宽带调谐的压控振荡器，旨在解决现在的振荡器存在不适合宽带调谐的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种适合宽带调谐的压控振荡器，所述压控振荡器包括主圈、与主圈耦合的副圈，所述压控振荡器还包括：
连接在所述副圈与地之间，通过改变副圈的回流路径，进而改变副圈的等效电长度，进而改变所述压控振荡器的谐振频率的开关装置。
上述结构中，所述副圈包括第一子副圈和第二子副圈，所述第一子副圈包括3段支路，所述第二子副圈也包括3段支路。
上述结构中，所述开关装置包括MOS管S1P、MOS管S2P和MOS管S3P，所述MOS管S1P、MOS管S2P和MOS管S3P的漏极分别接所述第一子副圈的3段支路，所述MOS管S1P、MOS管S2P和MOS管S3P的源极分别接地。
上述结构中，所述开关装置还包括MOS管S1N、MOS管S2N和MOS管S3N，所述MOS管S1N、MOS管S2N和MOS管S3N的漏极分别接所述第二子副圈的3段支路，所述MOS管S1N、MOS管S2N和MOS管S3N的源极分别接地。
上述结构中，所述压控振荡器还包括与所述主圈两端连接的交叉耦合晶体管。
在本发明实施例中，压控振荡器包括主圈、与主圈耦合的副圈和连接在所述副圈与地之间的开关装置，开关装置通过通断改变副圈的回流路径，进而改变副圈的等效电长度，进而改变所述压控振荡器的谐振频率，这种方式有利于在毫米波频段，圈数少、尺寸小的电感调谐，因此该压控振荡器的调谐方式更适合宽带调谐。
附图说明
图1是本发明实施例提供的适合宽带调谐的压控振荡器的结构图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1示出了本发明实施例提供的适合宽带调谐的压控振荡器的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。
一种适合宽带调谐的压控振荡器，所述压控振荡器包括主圈1、与主圈1耦合的副圈2，所述压控振荡器还包括：
连接在所述副圈2与地之间，通过改变副圈2的回流路径，进而改变副圈2的等效电长度，进而改变所述压控振荡器的谐振频率的开关装置。
作为本发明一实施例，所述副圈2包括第一子副圈21和第二子副圈22，所述第一子副圈21包括3段支路，所述第二子副圈22也包括3段支路。
作为本发明一实施例，所述开关装置包括MOS管S1P、MOS管S2P和MOS管S3P，所述MOS管S1P、MOS管S2P和MOS管S3P的漏极分别接所述第一子副圈21的3段支路，所述MOS管S1P、MOS管S2P和MOS管S3P的源极分别接地。
作为本发明一实施例，所述开关装置还包括MOS管S1N、MOS管S2N和MOS管S3N，所述MOS管S1N、MOS管S2N和MOS管S3N的漏极分别接所述第二子副圈22的3段支路，所述MOS管S1N、MOS管S2N和MOS管S3N的源极分别接地。
作为本发明一实施例，所述压控振荡器还包括与所述主圈1两端连接的交叉耦合晶体管3。
由电磁感应定律可知，完整的感生电动势必须考虑电流所在闭合环路产生的磁场，因此螺旋电感是一种由其环路决定其性能的元件，所以当改变振荡器中电感的回流路径时，电感的自感和互感都会被改变，振荡器的谐振频率也随之被改变。在本发明实施例中，通过改变副圈2的回流路径，从主圈1看进去的等效感值就会发生变化。在具体实现过程中，将开关装置放在副圈2与地之前，通过开关装置的切换，改变副圈2的回流路径，进而改变副圈2的等效电长度，主圈1的感值产生相应的变化。
当副圈2的谐振频率远大于压控振荡器的工作频率ω，即ω2CL2<1时，电感负载的变压器调谐范围α可由下公式得到：
α＝k2/[1-(1-k2)(1-2ω2CL2)](1)
其中，k是电阻负载变压器T1的耦合系数，C是副圈的寄生电容，L2是副圈的电感。由公式(1)可知，为了获得较大的调谐范围α，通常希望耦合系数k较大，此处需要注意的是，只要ω2CL2<1，压控振荡器的调谐范围就不会因寄生电容而减小，因此上述调谐方式更适合宽带调谐。
图1，压控振荡器包含3组开关，分别是MOS管S1P和MOS管S1N、MOS管S2P和MOS管S2N、MOS管S3P和MOS管S3N，三组开关可以产生6个不同的模式，如下表所示：
| 子带 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 开关 | NIL | S3N+S3P | S2N+S2P | S2N+S1P | S2N+S3P | S1N+S1P |
| 电流路径长度 | 0 | 2a | 2(a+b) | 2(a+b)+c | 2a+b | 2(a+b+c) |
其中四个模式的开关是对称分布的，对称性开关的优点是可以提高从电感调谐时的对称性，在仿真中发现对称性越高的模式，压控振荡器的相位噪声往往越好，这也是此压控振荡器相位噪声波动较小的原因。
此外，压控振荡器的副圈2与地之间的开关均匀的分布于副圈2地节点和副圈2输入端口间，这样做的目的在于确保压控振荡器的副圈2的回流路径线性增加，以保证压控振荡器调谐曲线的线性间距线性变化。
在本发明实施例中，压控振荡器包括主圈、与主圈耦合的副圈和连接在所述副圈与地之间的开关装置，开关装置通过通断改变副圈的回流路径，进而改变副圈的等效电长度，进而改变所述压控振荡器的谐振频率，这种方式有利于在毫米波频段，圈数少、尺寸小的电感调谐，因此该压控振荡器的调谐方式更适合宽带调谐。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种适合宽带调谐的压控振荡器，其特征在于，所述压控振荡器包括主圈、与主圈耦合的副圈，所述压控振荡器还包括：
连接在所述副圈与地之间，通过改变副圈的回流路径，进而改变副圈的等效电长度，进而改变所述压控振荡器的谐振频率的开关装置。
2.如权利要求1所述的适合宽带调谐的压控振荡器，其特征在于，所述副圈包括第一子副圈和第二子副圈，所述第一子副圈包括3段支路，所述第二子副圈也包括3段支路。
3.如权利要求2所述的适合宽带调谐的压控振荡器，其特征在于，所述开关装置包括MOS管S1P、MOS管S2P和MOS管S3P，所述MOS管S1P、MOS管S2P和MOS管S3P的漏极分别接所述第一子副圈的3段支路，所述MOS管S1P、MOS管S2P和MOS管S3P的源极分别接地。
4.如权利要求3所述的适合宽带调谐的压控振荡器，其特征在于，所述开关装置还包括MOS管S1N、MOS管S2N和MOS管S3N，所述MOS管S1N、MOS管S2N和MOS管S3N的漏极分别接所述第二子副圈的3段支路，所述MOS管S1N、MOS管S2N和MOS管S3N的源极分别接地。
5.如权利要求4所述的适合宽带调谐的压控振荡器，其特征在于，所述压控振荡器还包括与所述主圈两端连接的交叉耦合晶体管。
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