CN106921345A - 一种压控振荡器、正交压控振荡器及通信系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种压控振荡器、正交压控振荡器及通信系统，能够降低正交压控振荡器的相位噪声和相位误差。该压控振荡器包括第一变压器、第二变压器、电容器、第一晶体管和第二晶体管；第一变压器第一绕组的同名端和第二变压器第一绕组的异名端连接控制电压；第一变压器第一绕组的异名端、电容器第一端、第一晶体管输入端和第二晶体管控制端相连；第二变压器第一绕组的同名端、电容器第二端、第二晶体管输入端和第一晶体管控制端相连；第一晶体管输出端和第二晶体管输出端接地；第一变压器第二绕组的同名端和第二变压器第二绕组的异名端连接预设电压；第一变压器第二绕组的异名端和第二变压器第二绕组的同名端作为压控振荡器的两个信号接线端。
Description
技术领域
本发明涉及电路设计技术领域，尤其涉及一种压控振荡器、正交压控振荡器及通信系统。
背景技术
正交压控振荡器用于产生相位正交的振荡信号，已广泛应用于各个领域。例如在通信系统中，就采用正交压控振荡器产生本振信号，因此，为保证通信系统的性能，则需要尽量降低正交压控振荡器的相位噪声和相位误差，以降低产生的本振信号的相位噪声和相位误差。
现有技术中的一种正交压控振荡器如图1所示，具体包括两个压控振荡器101和102以及耦合两个压控振荡器的耦合网络103，其中，每个压控振荡器包括两个电感L1和L2、电容器C和两个晶体管M1和M2，该两个电感L1和L2和电容器C构成了谐振腔。
然而，在图1所示的正交压控振荡器工作时，压控振荡器101外部电路流入谐振腔的电流与压控振荡器101内部电路流入谐振腔的电流反相，压控振荡器102外部电路流入谐振腔的电流与压控振荡器102内部电路流入谐振腔的电流反相，使得正交压控振荡器的相位噪声和相位误差较大。
发明内容
本发明实施例提供一种压控振荡器、正交压控振荡器及通信系统，用以降低正交压控振荡器的相位噪声和相位误差。
第一方面，提供一种压控振荡器，包括第一变压器、第二变压器、电容器、第一晶体管和第二晶体管，其中：
所述第一变压器的第一绕组的同名端和所述第二变压器的第一绕组的异名端连接控制电压；
所述第一变压器的第一绕组的异名端、所述电容器的第一端、所述第一晶体管的输入端和所述第二晶体管的控制端相连；
所述第二变压器的第一绕组的同名端、所述电容器的第二端、所述第二晶体管的输入端和所述第一晶体管的控制端相连；
所述第一晶体管的输出端和所述第二晶体管的输出端接地；
所述第一变压器的第二绕组的同名端和所述第二变压器的第二绕组的异名端连接预设电压；
所述第一变压器的第二绕组的异名端和所述第二变压器的第二绕组的同名端作为所述压控振荡器的两个信号接线端。
结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，所述压控振荡器，还包括电流源；
所述第一变压器的第一绕组的同名端和所述第二变压器的第一绕组的异名端通过所述电流源连接控制电压；或者
所述第一晶体管的输出端和所述第二晶体管的输出端通过所述电流源接地。
结合第一方面，或者第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述电容器包括固定电容器、可变电容器和数字控制电容阵列中的至少一种。
结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述电容器包括并联的可变电容器和数字控制电容阵列。
结合第一方面，或者第一方面的第一种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述第一晶体管和所述第二晶体管为N型晶体管或P型晶体管。
结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，所述电流源包括电阻或者晶体管中的至少一种。
第二方面，提供一种正交压控振荡器，包括上述任一所述的压控振荡器。
结合第二方面，在第一种可能的实现方式中，所述正交压控振荡器，具体包括第一压控振荡器、第二压控振荡器两个压控振荡器以及耦合所述第一压控振荡器和所述第二压控振荡器的耦合网络。
结合第二方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述耦合网络，包括第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管和第六晶体管，其中：
所述第六晶体管的输出端和所述第三晶体管的控制端、输入端相连，相连后的接线端作为所述耦合网络的第一信号接线端；
所述第三晶体管的输出端和所述第四晶体管的控制端、输入端相连，相连后的接线端作为所述耦合网络的第二信号接线端；
所述第四晶体管的输出端和所述第五晶体管的控制端、输入端相连，相连后的接线端作为所述耦合网络的第三信号接线端；
所述第五晶体管的输出端和所述第六晶体管的控制端、输入端相连，相连后的接线端作为所述耦合网络的第四信号接线端。
结合第二方面的第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述第一压控振荡器的两个信号接线端分别和所述耦合网络的第一信号接线端、第三信号接线端相连；
所述第二压控振荡器的两个信号接线端分别和所述耦合网络的第二信号接线端、第四信号接线端相连。
第三方面，提供了一种通信系统，包括上述任一正交压控振荡器。
根据第一方面提供的压控振荡器，第二方面提供的正交压控振荡器，第三方面提供的通信系统，压控振荡器中两个变压器和电容器构成了谐振腔，在采用该压控振荡器实现正交压控振荡器时，能够使压控振荡器外部电路流入该谐振腔的电流与压控振荡器内部电路流入该谐振腔的电流同相，降低了正交压控振荡器的相位噪声和相位误差。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为现有技术中正交压控振荡器的示意图；
图2为本发明实施例提供的压控振荡器的示意图之一；
图3为本发明实施例提供的压控振荡器的示意图之二；
图4为本发明实施例提供的压控振荡器的示意图之三；
图5为本发明实施例提供的正交压控振荡器的示意图之一；
图6为本发明实施例提供的正交压控振荡器的示意图之二；
图7为本发明实施例提供的压控振荡器中电容器的示意图。
具体实施方式
为了给出降低正交压控振荡器的相位噪声和相位误差的实现方案，本发明实施例提供了一种压控振荡器、正交压控振荡器及通信系统，以下结合说明书附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。并且在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明实施例提供了一种压控振荡器，如图2所示，包括第一变压器T1、第二变压器T2、电容器C、第一晶体管M1和第二晶体管M2，其中：
第一变压器T1的第一绕组的同名端和第二变压器T2的第一绕组的异名端连接控制电压VDD；
第一变压器T1的第一绕组的异名端、电容器C的第一端、第一晶体管M1的输入端和第二晶体管M2的控制端相连；
第二变压器T2的第一绕组的同名端、电容器C的第二端、第二晶体管M2的输入端和第一晶体管M1的控制端相连；
第一晶体管M1的输出端和第二晶体管M2的输出端接地；
第一变压器T1的第二绕组的同名端和第二变压器T2的第二绕组的异名端连接预设电压Vb；
第一变压器T1的第二绕组的异名端和第二变压器T2的第二绕组的同名端作为该压控振荡器的两个信号接线端。
可见，相比于图1所示正交压控振荡器中的压控振荡器，本发明实施例提供的压控振荡器，采用两个变压器T1和T2替换了两个电感L1和L2，此时压控振荡器的谐振腔由两个变压器T1和T2、电容器C组成。
进一步的，图2所示的压控振荡器，还可以包括电流源Icore；在本发明的一个具体实施例中，可以如图3所示，第一变压器T1的第一绕组的同名端和第二变压器T2的第一绕组的异名端通过该电流源Icore连接控制电压VDD；在本发明的另一个具体实施例中，可以如图4所示，第一晶体管M1的输出端和第二晶体管M2的输出端通过该电流源Icore接地。
较佳的，该电流源Icore可以包括电阻和晶体管中的至少一种，能够消除第一晶体管M1和第二晶体管M2闪烁噪声对压控振荡器的影响。即该电流源Icore具体可以采用电阻实现，也可以采用晶体管实现，也可以同时采用电阻和晶体管实现。
实际实施时，上述电容器C可以包括固定电容器、可变电容器和数字控制电容阵列中的至少一种；即电容器C具体可以为固定电容器，也可以为可变电容器，也可以为数字控制电容阵列，也可以为固定电容器、可变电容器、数字控制电容阵列的任意组合。
上述第一晶体管M1和第二晶体管M2具体可以为N型晶体管，也可以为P型晶体管，本发明实施例对此不做具体限定。
基于本发明实施例提供的压控振荡器，本发明实施例还提供了一种采用上述任一压控振荡器实现的正交压控振荡器。
即本发明实施例还提供了一种正交压控振荡器，包括上述任一压控振荡器。
该正交压控振荡器具体可以如图5所示，包括第一压控振荡器501、第二压控振荡器502两个压控振荡器以及耦合第一压控振荡器501和第二压控振荡器502的耦合网络503。
在本发明的一个具体实施例中，耦合网络503，具体可以如图6所示，包括第三晶体管M3、第四晶体管M4、第五晶体管M5和第六晶体管M6，其中：
第六晶体管M6的输出端和第三晶体管M3的控制端、输入端相连，相连后的接线端作为耦合网络503的第一信号接线端；
第三晶体管M3的输出端和第四晶体管M4的控制端、输入端相连，相连后的接线端作为耦合网络503的第二信号接线端；
第四晶体管M4的输出端和第五晶体管M5的控制端、输入端相连，相连后的接线端作为耦合网络503的第三信号接线端；
第五晶体管M5的输出端和第六晶体管M6的控制端、输入端相连，相连后的接线端作为耦合网络503的第四信号接线端。
此时，第一压控振荡器501的两个信号接线端分别和耦合网络503的第一信号接线端、第三信号接线端相连；第二压控振荡器502的两个信号接线端分别和耦合网络503的第二信号接线端、第四信号接线端相连。
耦合网络503的四个信号接线端即为正交压控振荡器的四个振荡信号输出端，输出的振荡信号依次相差90度。
在本发明的其它具体实施例中，耦合网络503中的第三晶体管M3、第四晶体管M4、第五晶体管M5和第六晶体管M6也可以通过电阻电容独立加偏置电压，以提高耦合强度。
上述第三晶体管M3、第四晶体管M4、第五晶体管M5和第六晶体管M6具体可以为N型晶体管，也可以为P型晶体管，本发明实施例对此不做具体限定。
较佳的，对应于各振荡信号的各输出缓冲器具体可以从耦合网络503处接出，以减轻第一压控振荡器501和第二压控振荡器502的电容负载。
实施实施时，电容器C可以如图7所示，包括并联的可变电容器701和数字控制电容阵列702。图7中Vctrl为可变电容器701的控制电压。通过可变电容器701可以连续调节振荡频率，通过数字控制电容阵列702可以降低振荡增益，减小锁相环的相位噪声。
由于本发明实施例提供的压控振荡器中采用了变压器构成谐振腔，在变压器的耦合系数足够大时，可以保证流过变压器两个绕组的电流同相，因此，采用本发明实施例提供的压控振荡器实现正交压控振荡器时，可以保证压控振荡器外部电路流入谐振腔的电流与压控振荡器内部电路流入谐振腔的电流同相，提高谐振腔的等效品质因数值，从而降低了正交压控振荡器的相位噪声和相位误差。
本发明实施例还提供了一种通信系统，包括上述任一正交压控振荡器，用于产生本振信号。
通信系统中采用本发明实施例提供的正交压控振荡器产生本振信号，本振信号的相位噪声和相位误差较小，从而能够保证通信系统的性能。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种压控振荡器，其特征在于，包括第一变压器、第二变压器、电容器、第一晶体管和第二晶体管，其中：
所述第一变压器的第一绕组的同名端和所述第二变压器的第一绕组的异名端连接控制电压；
所述第一变压器的第一绕组的异名端、所述电容器的第一端、所述第一晶体管的输入端和所述第二晶体管的控制端相连；
所述第二变压器的第一绕组的同名端、所述电容器的第二端、所述第二晶体管的输入端和所述第一晶体管的控制端相连；
所述第一晶体管的输出端和所述第二晶体管的输出端接地；
所述第一变压器的第二绕组的同名端和所述第二变压器的第二绕组的异名端连接预设电压；
所述第一变压器的第二绕组的异名端和所述第二变压器的第二绕组的同名端作为所述压控振荡器的两个信号接线端。
2.如权利要求1所述的压控振荡器，其特征在于，还包括电流源；
所述第一变压器的第一绕组的同名端和所述第二变压器的第一绕组的异名端通过所述电流源连接控制电压；或者
所述第一晶体管的输出端和所述第二晶体管的输出端通过所述电流源接地。
3.如权利要求1或2所述的压控振荡器，其特征在于，所述电容器包括固定电容器、可变电容器和数字控制电容阵列中的至少一种。
4.如权利要求3所述的压控振荡器，其特征在于，所述电容器包括并联的可变电容器和数字控制电容阵列。
5.如权利要求1或2所述的压控振荡器，其特征在于，所述第一晶体管和所述第二晶体管为N型晶体管或P型晶体管。
6.一种正交压控振荡器，其特征在于，包括如权利要求1-5任一所述的压控振荡器。
7.如权利要求6所述的正交压控振荡器，其特征在于，具体包括第一压控振荡器、第二压控振荡器两个压控振荡器以及耦合所述第一压控振荡器和所述第二压控振荡器的耦合网络。
8.如权利要求7所述的正交压控振荡器，其特征在于，所述耦合网络，包括第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管和第六晶体管，其中：
所述第六晶体管的输出端和所述第三晶体管的控制端、输入端相连，相连后的接线端作为所述耦合网络的第一信号接线端；
所述第三晶体管的输出端和所述第四晶体管的控制端、输入端相连，相连后的接线端作为所述耦合网络的第二信号接线端；
所述第四晶体管的输出端和所述第五晶体管的控制端、输入端相连，相连后的接线端作为所述耦合网络的第三信号接线端；
所述第五晶体管的输出端和所述第六晶体管的控制端、输入端相连，相连后的接线端作为所述耦合网络的第四信号接线端。
9.如权利要求8所述的正交压控振荡器，其特征在于，
所述第一压控振荡器的两个信号接线端分别和所述耦合网络的第一信号接线端、第三信号接线端相连；
所述第二压控振荡器的两个信号接线端分别和所述耦合网络的第二信号接线端、第四信号接线端相连。
10.一种通信系统，其特征在于，包括如权利要求6-9任一所述的正交压控振荡器。
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