CN112436837A - 多模压控振荡装置和无线收发机 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种多模压控振荡装置和无线收发机,该多模压控振荡装置包括振荡核心模组和至少四个谐振电路。各谐振电路包括两个输入端和一个电源端,各谐振电路的两个输入端分别于振荡核心模组的输出端连接,各谐振电路的电源端均用于与电源连接。本申请提供的由振荡核心模组与各谐振电路之间的连接,以及各个谐振电路之间的相互连接构成的多模压控振荡装置,结构简单,连接紧密,并且该多模压控振荡装置的面积较小。
Description
技术领域
本申请涉及无线通信技术领域,特别是涉及一种多模压控振荡装置和无线收发机。
背景技术
现代无线接收发射机需要振荡信号进行上变频和下变频的混频,一种最流行的方法是利用LC谐振器的交叉耦合压控振荡器来产生振荡信号。压控振荡器的主要性能指标是相位噪声和调谐带宽,相位噪声主要受到负载谐振网络的品质因子和耗电量决定,而调谐带宽主要由负载电容中可变电容部分占总电容值比例决定。通常,相位噪声和调谐带宽指标二者相互制约。
传统技术中的交叉耦合压控振荡器由于需要增加调谐范围,通常会导致形成的压控振荡器的面积过大。
发明内容
基于此,有必要针对上述技术问题,提供一种多模压控振荡装置和无线收发机。
一方面,本申请一个实施例提供一种多模压控振荡装置,包括:
振荡核心模组;
至少四个谐振电路,各谐振电路包括两个输入端和一个电源端;各谐振电路的两个输入端分别与振荡核心模组的输出端连接,各谐振电路的电源端均用于与电源连接。
在其中一个实施例中,至少四个谐振电路包括:
第一谐振电路,第一谐振电路的第一输入端与振荡核心模组的第一输出端连接,第一谐振电路的第二输入端与振荡核心模组的第二输出端连接,第一谐振电路的电源端用于与电源连接;
第二谐振电路,第二谐振电路的第一输入端与振荡核心模组的第三输出端连接,第二谐振电路的第二输入端与振荡核心模组的第四输出端连接,第二谐振电路的电源端用于与电源连接;
第三谐振电路,第三谐振电路的第一输入端与振荡核心模组的第五输出端连接,第三谐振电路的第二输入端与振荡核心模组的第六输出端连接,第三谐振电路的电源端用于与电源连接;
第四谐振电路,第四谐振电路的第一输入端与振荡核心模组的第七输出端连接,第四谐振电路的第二输入端与振荡核心模组的第八输出端连接,第四谐振电路的电源端用于与电源连接。
在其中一个实施例中,第一谐振电路包括:
电感L1,电感L1的第一端与振荡核心模组的第一输出端连接;
电感L2,电感L2的第一端与振荡核心模组的第二输出端连接,电感L2的第二端与电感L1的第二端连接;
电感L3a,电感L3a的第一端与电感L2的第二端连接,电感L3a的第二端用于与电源连接;
电容C1,电容C1的第一端与电感L1的第一端连接,电容C1的第二端接地;
电容C2,电容C2的第一端与电感L2的第一端连接,电容C2的第二端接地。
在其中一个实施例中,振荡核心模组包括:
第一振荡核心,第一振荡核心的第一端与第一谐振电路的第一输入端连接,第一振荡核心的第二端与第二谐振电路的第一输入端连接;
第二振荡核心,第二振荡核心的第一端与第一谐振电路的第二输入端端连接,第二振荡核心的第二端与第二谐振电路的第二输入端连接;
第三振荡核心,第三振荡核心的第一端与第三谐振电路的第二输入端连接,第三振荡核心的第二端与第四谐振电路的第二输入端连接;
第四振荡核心,第四振荡核心的第一端与第三谐振电路的第一输入端连接,第四振荡核心的第二端与第四谐振电路的第一输入端连接。
在其中一个实施例中,第一振荡核心包括:
电流源,电流源的第一端接地;
场效应管T1,场效应管T1的栅极与第一谐振电路的第一输入端连接,场效应管T1的源极与电流源的第二端连接,场效应管T1的漏极与第二谐振电路的第一输入端连接;
场效应管T2,场效应管T2的栅极与第二谐振电路的第一输入端连接,场效应管T2的源极与电流源的第二端连接,场效应管T2的漏极与第一谐振电路的第一输入端连接。
在其中一个实施例中,还包括:
开关模组,开关模组分别与各谐振电路的输入端连接;
控制模组,与开关模组的控制端连接,用于通过开关模组控制各谐振电路各个端之间的通断,以产生不同的谐振频率。
在其中一个实施例中,开关模组包括:
第一开关组,第一开关组的第一输入端与第一谐振电路的第二输入端连接,第一开关组的第二输入端与第二谐振电路的第二输入端连接,第一开关组的第一输出端与第一谐振电路的第一输入端连接,第一开关组的第二输出端与第二谐振电路的第一输入端连接,第一开关组的控制端与控制模组连接;
第二开关组,第二开关组的第一输入端与第一谐振电路的第一输入端连接,第二开关组的第二输入端与第二谐振电路的第一输入端连接,第二开关组的第一输出端与第三谐振电路的第一输入端连接,第二开关组的第二输出端与第四谐振电路的第一输入端连接,第二开关组的控制端与控制模组连接;
第三开关组,第三开关组的第一输入端与第四谐振电路的第二输入端连接,第三开关组的第二输入端与第三谐振电路的第二输入端连接,第三开关组的第一输出端与第四谐振电路的第一输入端连接,第三开关组的第二输出端与第三谐振电路的第一输入端连接,第三开关组的控制端与控制模组连接;
第四开关组,第四开关组的第一输入端与第一谐振电路的第二输入端连接,第四开关组的第二输入端与第二谐振电路的第二输入端连接,第四开关组的第一输出端与第三谐振电路的第二输入端连接,第四开关组的第二输出端与第四谐振电路的第二输入端连接,第四开关组的控制端与控制模组连接。
在其中一个实施例中,第一开关组包括:
场效应管T3,场效应管T3的栅极与控制模组连接;场效应管T3的漏极与第一谐振电路的第二输入端连接,场效应管T3的源极与第一谐振电路的第一输入端连接;
场效应管T4,场效应管T4的栅极与控制模组连接,场效应管T4的漏极与第二谐振电路的第二输入端连接,场效应管T4的源极与第二谐振电路的第一输入端连接;
反相器,反相器的输入端与控制模组连接;
场效应管T5,场效应管T5的栅极与反相器的输出端连接,场效应管T5的漏极与第一谐振电路的第二输入端连接,场效应管T5的源极与第二谐振电路的第一输入端连接;
场效应管T6,场效应管T6的栅极与反相器的输出端连接,场效应管T6的漏极与第二谐振电路的第二输入端连接,场效应管T6的源极与第一谐振电路的第一输入端连接。
在其中一个实施例中,场效应管T3、场效应管T4、场效应管T5和场效应管T6均为P沟道场效应管。
本申请一个实施例还提供一种无线收发机,包括如上述实施例提供的多模压控振荡装置。
本申请实施例提供一种多模压控振荡装置和无线收发机,该多模压控振荡装置包括包括振荡核心模组和至少四个谐振电路。各谐振电路包括两个输入端和一个电源端。各谐振电路的两个输入端分别与振荡核心模组的输出端连接,各谐振电路的电源端均用于与电源连接。本实施例提供的通过振荡核心模组与各谐振电路的连接,以及各谐振电路之间相互的连接构成的多模压控振荡装置,结构简单,连接紧密,且面积较小。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案,下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域不同技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请一个实施例提供的多模压控振荡装置的结构示意图;
图2为本申请一个实施例提供的各谐振电路的结构示意图;
图3为本申请一个实施例提供的各谐振电路的结构示意图;
图4为本申请一个实施例提供的各谐振电路的结构示意图;
图5为本申请一个实施例提供的多模压控振荡装置的结构示意图;
图6为本申请一个实施例提供的第一振荡核心的结构示意图;
图7为本申请一个实施例提供的多模振荡装置的结构示意图;
图8为本申请一个实施例提供的多模振荡装置的结构示意图;
图9为本申请一个实施例提供的第一开关组的结构示意图;
图10为本申请一个实施例提供的多模压控振荡装置的结构示意图;
图11为本申请一个实施例提供的谐振电路的等效结构示意图;
图12为本申请一个实施例提供的谐振电路的等效结构示意图;
图13为本申请一个实施例提供的多模压控振荡装置的结构示意图;
图14为本申请一个实施例提供的谐振电路的等效结构示意图;
图15为本申请一个实施例提供的多模压控振荡装置的结构示意图;
图16为本申请一个实施例提供的多模压控振荡装置的结构示意图;
图17为本申请一个实施例提供的谐振电路的等效结构示意图;
图18为本申请一个实施例提供的谐振电路的等效结构示意图;
图19为本申请一个实施例提供的多模压控振荡装置的结构示意图;
图20为本申请一个实施例提供的多模压控振荡装置的结构示意图;
图21为本申请一个实施例提供的谐振峰与频率的关系示意图;
图22为本申请一个实施例提供的谐振峰与频率的关系示意图。
附图标记说明:
10、多模压控振荡装置;100、振荡核心模组;110、第一振荡核心;111、电流源;120、第二振荡核心;130、第三振荡核心;140、第四振荡核心;200、谐振电路;210、第一谐振电路;220、第二谐振电路;230、第三谐振电路;240、第四谐振电路;300、开关模组;310、第一开关组;311、反相器;320、第二开关组;330、第三开关组;340、第四开关组;400、控制模组。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进,因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。
下面以具体的实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合,对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图,对本申请的实施例进行描述。
本文中为部件所编序号本身,例如“第一”、“第二”等,仅用于区分所描述的对象,不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”,如无特别说明,均包括直接和间接连接(联接)。在本申请的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。
在本申请中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
本申请提供的多模压控振荡装置可以应用于各类通信系统中,例如:可以将多模压控振荡装置应用在无线通信系统中的收发机中,利用该多模压控振荡装置产生振荡信号,进行上变频和下变频的混频。
请参见图1,本申请一个实施例提供一种多模压控振荡装置10包括振荡核心模组100和至少四个谐振电路200。各谐振电路200包括两个输入端和一个电源端。各谐振电路200的两个输入端分别与振荡核心模组100的输出端连接,各谐振电路200的电源端均与电源连接。振荡核心模组100的输出端有多个,多个输出端分别对应各谐振电路200的两个输出端。振荡核心模组100通过多个输出端可以向各谐振电路200提供不同的相位,使得从各谐振电路200的等效电感感值发生变化,从而使得各谐振电路在至少3个不同的谐振频率下发生振荡,进而产生不同频率的振荡信号。同时,振荡核心模组100可以产生负阻抗,从而能够抵消各振荡电路200中的阻抗,使得各谐振电路200可以稳定的输出振荡信号。振荡核心模组100可以包括多个振荡核心,本实施例对振荡核心模组100的种类和结构等不作任何限制,只要能够实现其功能即可。由电感和电容组成的,可以在一个若干个频率上发生谐振现象的电路,统称为谐振电路。谐振电路200可以分为串联谐振电路和并联谐振电路,本实施例对各谐振电路200的种类和数量等不作任何限制,使用者可以根据实际应用进行选择。
在一个具体的实施例中,首先通过振荡核心模组100向各谐振电路200提供不同的相位,实现对各谐振电路200的谐振频率的粗调,再通过改变各谐振电路200中各器件的取值,实现对各谐振电路200的谐振频率的精调。
本实施例提供的多模压控振荡装置10包括振荡核心模组100和至少四个谐振电路200。各谐振电路200的输入端分别与振荡核心模组100的输出端连接,各谐振电路200的电源端均用于与电源连接。本实施例提供的通过振荡核心模组100与各谐振电路200的连接,以及各谐振电路200之间相互的连接构成的多模压控振荡装置10,结构简单,连接紧密,且面积较小。并且,通过振荡核心模组100,使得各谐振电路200可以在至少3个不同的谐振频率下发生振荡。
请参见图2,在一个实施例中,至少四个谐振电路200包括第一谐振电路210、第二谐振电路220、第三谐振电路230和第四谐振电路240。
第一谐振电路210的第一输入端与振荡核心模组100的第一输出端连接,第一谐振电路210的第二输入端与振荡核心模组100的第二输出端连接,第一谐振电路的电源端用于与电源连接。第一谐振电路210可以是LC振荡电路,本实施例对第一谐振电路210的具体结构不作任何限制,只要能够实现其功能即可。
请继续参见图2,在一个实施例中,第一谐振电路210包括电感L1、电感L2、电感L3a、电容C1和电容C2。电感L1的第一端与振荡核心模组100的第一输出端连接;电感L2的第一端与振荡核心模组100的第二输出端连接,电感L2的第二端与电感L1的第二端连接。电感L3a的第一端与电感L2的第二端连接,电感L3a的第二端用于与电源连接。电容C1的第一端与电感L1的第一端连接,电容C1的第二端接地。电容C2的第一端与电感L2的第一端连接,电容C2的第二端接地。
电感L1的第一端作为第一谐振电路210的第一输入端与振荡核心模组100的第一输出端连接。电感L2的第一端作为第一谐振电路210的第二输入端与振荡核心模组100的第二输出端连接。电感L1和电容C2形成一个LC并联谐振电路,电感L2和电容C2形成另一个LC并联谐振电路。本实施例对电感L1、电感L2、电感L3a、电容C1和电容C2的具体的取值不作任何限制,使用者可以根据所需的谐振频率对电感L1、电感L2、电感L3a、电容C1和电容C2的取值进行设置。
第二谐振电路220的第一输入端与振荡核心模组100的第三输出端连接,第二谐振电路220的第二输入端与振荡核心模组100的第四输出端连接。第二谐振电路220与第一谐振电路210的结构相同,对第二谐振电路220的具体描述可以参考第一谐振电路210的描述,在此不再赘述。
请继续参见图2,在一个实施例中,第二谐振电路220包括电感L4、电感L5、电感L3b、电容C3和电容C4。电感L4的第一端与振荡核心模组100的第三输出端连接,电感L4的第二端与电感L3b的第一端连接,电感L3b的第二端用于与电源连接。电感L5的第一端与电感L4的第二端连接,电感L5的第二端与振荡核心模组100的第四输出端连接。电容C3的第一端与电感L4的第一端连接,电容C3的第二端接地。电容C4的第一端与电感L5的第二端连接,电容C4的第二端接地。
电感L4的第一端作为第二谐振电路220的第一输入端与振荡核心模组100的第三输出端连接。电感L5的第二端作为第二谐振电路220的第二输入端与振荡核心模组100的第四输出端连接。电感L4的电容C3形成一个LC并联谐振电路,电感L5和电容C5形成另一个LC并联谐振电路。本实施例对电感L4、电感L5、电感L3b、电容C3和电容C4的具体的取值不作任何限制,使用者可以根据所需的谐振频率对电感L4、电感L5、电感L3b、电容C3和电容C4的取值进行设置。
第三谐振电路230的第一输入端与振荡核心模组100的第五输出端连接,第三谐振电路230的第二输入端与振荡核心模组100的第六输出端连接,第三谐振电路230的电源端用于与电源连接。第三谐振电路230与第一谐振电路210的结构相同,对第三振电路230的具体描述可以参考第一谐振电路210的描述,在此不再赘述。
请继续参见图2,在一个实施例中,第三谐振电路230包括电感L6、电感L7、电感L8a、电容C5和电容C6。电感L6的第一端与振荡核心模组100的第五输出端连接。电感L7的第一端与振荡核心模组100的第六输出端连接,电感L7的第二端与电感L6的第二端连接。电感L8a的第一端与电感L7的第二端连接,电感L8的第二端用于与电源连接连接。电感L8a与电感L3a相互耦合,耦合系数为K1。电容C5的第一端与电感L6的第一端连接,电容C5的第二端接地。电容C6的第一端与电感L7的第一端连接,电容C6的第二端接地。
电感L6的第一端作为第三谐振电路230的第一输入端与振荡核心模组100的第五输出端连接,电感L7的第一端作为第三谐振电路230的第二输入端与振荡核心模组100的第六输出端连接。电感L6的电容C5形成一个LC并联谐振电路;电感L7和电容C6形成另一个LC并联谐振电路。本实施例对电感L6、电感L7、电感L8a、电容C5和电容C6的具体的取值不作任何限制,使用者可以根据所需的谐振频率对电感L6、电感L7、电感L8a、电容C5和电容C6的取值进行设置。
第四谐振电路240的第一输入端与振荡核心模组100的第七输出端连接,第四谐振电路240的第二输入端与振荡核心模组100的第八输出端连接。第四谐振电路240与第二谐振电路220的结构相同,对第四谐振电路240的具体描述可以参考第二谐振电路220的描述,在此不再赘述。
请继续参见图2,在一个实施例中,第四谐振电路240包括电感L9、电感L10、电感L8b、电容C7和电容C8。电感L9的第一端与振荡核心模组100的第七输出端连接,电感L9的第二端与电感L8b的第一端连接,电感L8b的第二端用于与电源连接。电感L10的第一端与电感L9的第二端连接,电感L10的第二端与振荡核心模组100的第八输出端连接。电感L8b与电感L3b相互耦合,且耦合系数也为K1。电容C7的第一端与电感L9的第一端连接,电容C7的第二端接地。电容C8的第一端与电感L10的第二端连接,电容C8的第二端接地。
电感L9的第一端作为第四谐振电路240的第一输入端与振荡核心模组100的第七输出端连接,电感L10的第二端作为第四谐振电路240的第二输入端与振荡核心模组100的第八输出端连接。电感L9和电容C7形成一个LC并联谐振电路,电感L10与电容C8形成另一个LC并联谐振电路。本实施例对电感L9、电感L10、电感L8b、电容C7和电容C8的具体的取值不作任何限制,使用者可以根据所需的谐振频率对电感L9、电感L10、电感L8b、电容C7和电容C8的取值进行设置。在一个具体的实施例中,根据电感等效关系,可以将图2所示的谐振电路等效为如图3所示的谐振电路,也可以等效为图4所示的谐振电路。
在本实施例中,通过振荡核心模组100向第一谐振电路210、第二谐振电路220、第三谐振电路230和第四谐振电路240提供能量和相位,使得各谐振电路在4个谐振频率下发生振荡,能够提高多模压控振荡装置10的调谐范围。
请参见图5,在一个实施例中,振荡核心模组100包括第一振荡核心110、第二振荡核心120、第三振荡核心130和第四振荡核心140。
第一振荡核心110的第一端与第一谐振电路210的第一输入端连接,第一振荡核心110的第二端与第二谐振电路220的第一输入端连接。第二振荡核心的120第一端与第一谐振电路210的第二端连接,第二振荡核心120的第二端与第二谐振电路220的第二输入端连接。第三振荡核心130的第一端与第三谐振电路230的第二输入端连接,第三振荡核心130的第二端与第四谐振电路240的第二输入端连接。第四振荡核心140的第一端与第三谐振电路230的第一输入端连接,第四振荡核心140的第二端与第四谐振电路240的第一输入端连接。
第一振荡核心110的第一端作为振荡核心模组100的第一输出端与第一谐振电路210的第一输出端连接,第一振荡核心110的第二端作为振荡核心模组100的第三输出端与第二谐振电路220的第一输入端连接。第一振荡核心110的第一端和第二端提供的相位是反向的。第二振荡核心120的第一端作为振荡核心模组100的第二输出端与第一谐振电路的第二输入端连接,第二振荡核心120的第二端作为振荡核心模组100的第四输出端与第二谐振电路220的第二输出端连接。第二振荡核心120的第一端和第二端提供的相位是反向的。第三振荡核心130的第一端作为振荡核心模组100的第六输出端与第三谐振电路230的第二输入端连接,第三振荡核心130的第二端作为振荡核心模组100的第八端与第四谐振电路240的第二输入端连接。第三振荡核心130的第一端和第二端提供的相位是反向的。第四振荡核心140的第一端作为振荡核心模组100的第五输出端与第三谐振电路230的第一输入端连接,第四振荡核心140的第二端作为振荡核心模组100的第七端与第四谐振电路240的第一输入端连接。第四振荡核心140的第一端和第二端提供的相位是反向的。
请参见图6,在一个实施例中,第一振荡核心110包括电流源111、场效应管T1和场效应管T2。电流源的第一端接地,场效应管T1的栅极与第一谐振电路210的第一输入端连接,场效应管T1的源极与电流源的第二端连接,场效应管T1的漏极与第二谐振电路220的第一输入端连接。场效应管T2的栅极与第二谐振电路220的第一输入端连接,场效应管T2的源极与电流源的第二端连接,场效应管T2的漏极与第一谐振电路210的第一输入端连接。
场效应管T1的栅极和场效应管T2的漏极均作为第一振荡核心110的第一端与第一谐振电路210的第一输入端连接,场效应管T1的漏极和场效应管T2的栅极均作为第一振荡核心110的第二端与第二谐振电路220的第一输入端连接,场效应管T1和场效应管T2是N沟道场效应管。电流源111为可控的,即,使用者可以根据实际应用对电流源111输出的电流进行控制。在本实施例中,通过可控的电流源111可以降低各谐振电路200的功耗,改善各谐振电路200的输出信号的相位噪声。同时采用交叉耦合的场效应管T1和场效应管T2可以产生负阻抗,对各谐振电路200产生的阻抗进行抵消,从而可以保证各谐振电路200稳定输出谐振信号。
第一振荡核心110、第二振荡核心120、第三振荡核心130和第四振荡核心140的结构可以相同,也可以不同,对第二振荡核心120、第三振荡核心130和第四振荡核心140的具体描述可以参考对第一振荡核心120的描述,在此不再赘述。本实施例对各振荡核心的具体结构不作任何限制,只要能够实现其功能即可。在一个具体的实施例中,通过四个振荡核心同时工作,可以使得各谐振电路的输出信号的相位噪声降低6dB。
请参见图7,在一个实施例中,多模压控振荡装置10还包括开关模组300和控制模组400。开关模组300分别与各谐振电路200的输入端连接。控制模组400与开关模组300的控制端连接,用于通过开关模组300控制各谐振电路200各个端之间的通断,以产生不同的谐振频率。开关模组300可以包括输入端、输出端和控制端,开关模组300的输入端分别与各谐振电路200的输入端连接,开关模组300的输出端也分别于各谐振电路200的输入端连接,开关模组300的控制端与控制模组400连接。本实施例对开关模组300的结构不作任何限制,只要能够实现其功能即可。控制模组400可以是计算机设备,也可以是控制芯片,计算机设备可以但不限于是各种工业计算机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑和便携式可穿戴设备等。
请参见图8,在一个实施例中,开关模组300包括第一开关组310、第二开关组320、第三开关组330和第四开关组340。每个开关组均包括两个输入端和两个输出端。
第一开关组310的第一输入端与第一谐振电路210的第二输入端连接,第一开关组的第二输入端与第二谐振电路220的第二输入端连接,第一开关组310的第一输出端与第一谐振电路210的第一输入端连接,第一开关组310的第二输出端与第二谐振电路220的第一输入端连接,第一开关组310的控制端与控制模组400连接。
请参见图9,在一个实施例中,第一开关组310包括场效应管T3、场效应管T4、反相器311、场效应管T5和场效应管T6。
场效应管T3的栅极与控制模组400连接,场效应管T3的漏极与第一谐振电路210的第二输入端连接,场效应管T3的源极与第一谐振电路210的第一输入端连接。场效应管T4的栅极与控制模组400连接,场效应管T4的漏极与第二谐振电路220的第二输入端连接,场效应管T4的源极与第二谐振电路220的第一输入端连接。反相器311的输入端与控制模组400连接。场效应管T5的栅极与反相器311的输出端连接,场效应管T5的漏极与第一谐振电路210的第二输入端连接,场效应管T5的源极与第二谐振电路220的第一输入端连接。场效应管T6的栅极与反相器311的输出端连接,场效应管T6的漏极与第二谐振电路220的第二输入端连接,场效应管T6的源极与第一谐振电路210的第一输入端连接。
在本实施例中,场效应管T3、场效应管T4、场效应管T5和场效应管T6的种类相同,即场效应管T3、场效应管T4、场效应管T5和场效应管T6均为P沟道场效应管。反相器311是可以将输出信号的相位反转180度的器件,即,若控制模组400输出的控制信号可以使得场效应管T3和场效应管T4导通,则控制信号通过反相器311后,会使得场效应管T5和场效应管T6截止。反相器311可以是由典型TTL与非门电路组成,也可以是由两个增强型的MOS场效应管组成,本实施例对反相器311的具体结构不作任何限制,只要能够实现其功能即可。
在一个实施例中,场效应管T3、场效应管T4、场效应管T5和场效应管T6均为P沟道场效应管,控制模组400输出的控制信号为低电平信号时,场效应管T3和场效应管T4导通,场效应管T5和场效应管T6截止。即,第一谐振电路210的第二输入端与第一谐振电路210的第一输入端导通,第二谐振电路220的第二输入端与第二谐振电路220的第一输入端导通,第一谐振电路210的第二输入端与第二谐振电路220的第一输入端截止,第二谐振电路220的第二输入端与第一谐振电路210的第一输入端截止;则第一谐振电路210的第二输入端的相位与第一谐振电路的第一输入端的相位相同,第二谐振电路220的第二输入端与第二谐振电路220的第一输入端相位相同。在本实施例中,第一开关组310中的场效应管的种类相同,无需区分,可以避免连接出错。
第二开关组320的第一输入端与第一谐振电路210的第一输入端连接,第二开关组320的第二输入端与第二谐振电路220的第一输入端连接,第二开关组320的第一输出端与第三谐振电路230的第一输入端连接,第二开关组320的第二输出端与第四谐振电路240的第一输入端连接,第二开关组320的控制端与控制模组400连接。第三开关组330的第一输入端与第四谐振电路240的第二输入端连接,第三开关组330的第二输入端与第三谐振电路230的第二输入端连接,第三开关组330的第一输出端与第四谐振电路240的第一输入端连接,所述第三开关组330的第二输出端与第三谐振电路230的第一输入端连接,第三开关组330的控制端与控制模组400连接。第四开关组340的第一输入端与第一谐振电路210的第二输入端连接,第四开关组340的第二输入端与第二谐振电路220的第二输入端连接,第四开关组340的第一输出端与第三谐振电路230的第二输入端连接,第四开关组340的第二输出端与第四谐振电路240的第二输入端连接,第四开关组340的控制端与控制模组400连接。第二开关组320、第三开关组330和第四开关组340的结构与第一开关组310的结构可以相同,也可以不同,第二开关组320、第三开关组330和第四开关组340的具体描述可以参考上述对第一开关组310的描述,在此不再赘述。
本申请一个实施例还提供一种无线收发机包括如上述实施例提供的多模压控振荡装置10。无线收发机可以包括发射机和接收机,在发射机中使用多模压控振荡装置10可以帮助发射机射频部分实现基带信号对中频载波的调制,将其上变频特定的频段;在接收机中使用多模压控振荡装置10可以帮助接收机将接收到的信号下变频特定的频段。由于无线收发机包括多模压控振荡装置10,所以无线收发机具有多模压控振荡装置10的所有结构和有益效果。
下面从一个具体的实施例对本申请的多模压控振荡装置的工作原理进行解释说明。在该具体的实施例中,将第一谐振电路的第一输入端和第二输入端分别记为A端和B端,第二谐振电路的第一输入端和第二输入端分别记为D端和C端,第三谐振电路的第一输入端和第二输入端分别记为E端和F端,第四谐振电路的第一输入端和第二输入端分别记为H端和G端。第一谐振电路中的电感L3a和第三谐振电路中电感L8a相互耦合,耦合系数为K1,第二谐振电路中的电感L3b和第四谐振电路L8b相互耦合,耦合系数也为K1,感值均为L1(1+K1)/2,谐振电路中其他电感的感值均为L2,电容的容值均为C。第一开关组记为SW1,第二开关组记为SW2,第三开关组记为SW3,第四开关组记为SW4,各开关组中的场效应管的种类均相同,且均低电平导通,使用“0”表示低电平,“1”表示高电平。通过控制模块控制开关模组的通断,可以使得各谐振电路各端口的相位不同,具体的分析如下:
(1)当SW1=0,SW2=0,SW3=0,SW4=0时,谐振电路中的B端和A端导通,C端和D端导通,A端和E端导通,D端和H端导通,G端和H端导通,F端和E端导通,B端和F端导通,C端和G端导通,则A与B同相,B与C反相,C与D同相,E与A同相,D与H同相,H与G同相,F与E同相,G与F反相。如图10所示,其中,“+”表示同相,“-”表示反相。因为A与B同相,I点为AB两点的叠加,也与AB两点保持同相,同理可得J、K、L三点的相对相位,即I与J同相,J与L反相,L与K同相,K与I反相。由于结构的对称性,取一个谐振电路进行分析如图11所示。利用奇偶模方法进行分析,此时处于一个偶模的状态,从A端口或者B端口看,图11的等效谐振电路可以表示为图12。从A端口看,电感L3a的感值变为原来的2倍,即为L1(1+K1),再串联上电感L1,最终得到的电感感值为L1(1+K1)+L2,再结合电容C1,最终A端口的等效谐振频率为各谐振电路的其他端口的等效谐振频率与A端口的相同。
(2)当SW1=0,SW2=1,SW3=0,SW4=1时,A与B同相,B与C反相,C与D同相,G与F反相,E与A反相,D与E同相,H与G同相,F与E同相,如图13所示。因为A与B同相,I点为AB两点的叠加,也与AB两点保持同相,同理可得J、K、L三点的相对相位,即I与J反相,J与L反相,L与K反相,K与I反相。由于结构的对称性,取一个谐振电路进行分析如图11所示。利用奇偶模方法进行分析,此时处于一个偶模的状态,从A端口看,或者B端口看,图11的等效谐振电路可以表示为图14,L3a的感值变为原来的2倍,即为L1(1-K1),再串联上电感L1,最终A端口的等效谐振频率为同理可知,各谐振电路的其他端口的等效谐振频率与A端口的相同。
(3)当SW1=1,SW2=0,SW3=1,SW4=0时,B与D同相,B与C反相,C与A同相,A与B反相,A与E同相,E与H反向,D与H同相,G与E同相,F与G反向,如图15所示。因为A与B反相,I点为AB两点的叠加,因此I为虚拟地,同理可得J、K、L三点也为虚拟地,在这种情况下,电感L3a、电感L3b、电感L8a和电感L8b构成的变压器被虚拟接到地,对各谐振电路的作用消失,如图16所示。同样由于结构的对称性,取一个谐振电路进行分析,如图17所示。利用奇偶模方法进行分析,此时处于一个奇模的状态,从A端口看,或者B端口看,图17的等效谐振电路可以表示为图18。从A端口看,电感L1和电容C1并联,A端口的等效谐振频率为同理可知,各谐振电路的其他端口的等效谐振频率与A端口的相同。
(4)当SW1=1,SW2=1,SW3=1,SW4=1时,B与D同相,B与C反相,C与A同相,A与B反相,A与E反相,D与H反相,H与G反相,F与G反相,E与F反相,如图19所示。因为A与B反相,I点为AB两点的叠加,因此I为虚拟地,同理可得J、K、L三点也为虚拟地,在这种情况下,电感L3a、电感L3b、电感L8a和电感L8b构成的变压器被虚拟接到地,对各谐振电路的作用消失,如图20所示。同样由于结构的对称性,取一个谐振电路进行分析,如图17所示。利用奇偶模方法进行分析,此时处于一个奇模的状态,从A端口看,或者B端口看,图17的等效谐振电路可以表示为图18。从A端口看,电感L1和电容C1并联,A端口的等效谐振频率为同理可知,各谐振电路的其他端口的等效谐振频率与A端口的相同。
通过上述的分析,各谐振电路在不同的相位的激励下,可以产生四种谐振频率,其中,f3和f4相同,谐振峰用于表示至少存在4个谐振电路的阻抗。对应四种谐振频率共同形成三个谐振峰,如图21所示。
在一个实施例中,若谐振电路中的电感L1和电感L6,以及电感L4和电感L9之间产生耦合时,f3和f4会不同,则对应四种谐振可以共同形成四个谐振峰,如图22所示。f3和f4对应的谐振峰之间的间距与电感L1和电感L5,以及电感L4和电感L9的耦合系数有关,耦合系数越大,f3和f4对应的谐振峰之间的间距越大。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种多模压控振荡装置,其特征在于,包括:
振荡核心模组;
至少四个谐振电路,各所述谐振电路包括两个输入端和一个电源端;各所述谐振电路的两个输入端分别与所述振荡核心模组的输出端连接,各所述谐振电路的电源端均用于与电源连接。
2.根据权利要求1所述的多模压控振荡装置,其特征在于,所述至少四个谐振电路包括:
第一谐振电路,所述第一谐振电路的第一输入端与所述振荡核心模组的第一输出端连接,所述第一谐振电路的第二输入端与所述振荡核心模组的第二输出端连接,所述第一谐振电路的电源端用于与所述电源连接;
第二谐振电路,所述第二谐振电路的第一输入端与所述振荡核心模组的第三输出端连接,所述第二谐振电路的第二输入端与所述振荡核心模组的第四输出端连接,所述第二谐振电路的电源端用于与所述电源连接;
第三谐振电路,所述第三谐振电路的第一输入端与所述振荡核心模组的第五输出端连接,所述第三谐振电路的第二输入端与所述振荡核心模组的第六输出端连接,所述第三谐振电路的电源端用于与所述电源连接;
第四谐振电路,所述第四谐振电路的第一输入端与所述振荡核心模组的第七输出端连接,所述第四谐振电路的第二输入端与所述振荡核心模组的第八输出端连接,所述第四谐振电路的电源端用于与所述电源连接。
3.根据权利要求2所述的多模压控振荡装置,其特征在于,所述第一谐振电路包括:
电感L1,所述电感L1的第一端与所述振荡核心模组的第一输出端连接;
电感L2,所述电感L2的第一端与所述振荡核心模组的第二输出端连接,所述电感L2的第二端与所述电感L1的第二端连接;
电感L3a,所述电感L3a的第一端与所述电感L2的第二端连接,所述电感L3a的第二端用于与所述电源连接;
电容C1,所述电容C1的第一端与所述电感L1的第一端连接,所述电容C1的第二端接地;
电容C2,所述电容C2的第一端与所述电感L2的第一端连接,所述电容C2的第二端接地。
4.根据权利要求2所述的多模压控振荡装置,其特征在于,所述振荡核心模组包括:
第一振荡核心,所述第一振荡核心的第一端与所述第一谐振电路的第一输入端连接,所述第一振荡核心的第二端与所述第二谐振电路的第一输入端连接;
第二振荡核心,所述第二振荡核心的第一端与所述第一谐振电路的第二输入端连接,所述第二振荡核心的第二端与所述第二谐振电路的第二输入端连接;
第三振荡核心,所述第三振荡核心的第一端与所述第三谐振电路的第二输入端连接,所述第三振荡核心的第二端与所述第四谐振电路的第二输入端连接;
第四振荡核心,所述第四振荡核心的第一端与所述第三谐振电路的第一输入端连接,所述第四振荡核心的第二端与所述第四谐振电路的第一输入端连接。
5.根据权利要求4所述的多模压控振荡装置,其特征在于,所述第一振荡核心包括:
电流源,所述电流源的第一端接地;
场效应管T1,所述场效应管T1的栅极与所述第一谐振电路的第一输入端连接,所述场效应管T1的源极与所述电流源的第二端连接,所述场效应管T1的漏极与所述第二谐振电路的第一输入端连接;
场效应管T2,所述场效应管T2的栅极与所述第二谐振电路的第一输入端连接,所述场效应管T2的源极与所述电流源的第二端连接,所述场效应管T2的漏极与所述第一谐振电路的第一输入端连接。
6.根据权利要求2所述的多模压控振荡装置,其特征在于,还包括:
开关模组,所述开关模组分别与各所述谐振电路的输入端连接;
控制模组,与所述开关模组的控制端连接,用于通过所述开关模组控制各所述谐振电路各个端之间的通断,以产生不同的谐振频率。
7.根据权利要求6所述的多模压控振荡装置,其特征在于,所述开关模组包括:
第一开关组,所述第一开关组的第一输入端与所述第一谐振电路的第二输入端连接,所述第一开关组的第二输入端与所述第二谐振电路的第二输入端连接,所述第一开关组的第一输出端与所述第一谐振电路的第一输入端连接,所述第一开关组的第二输出端与所述第二谐振电路的第一输入端连接,所述第一开关组的控制端与所述控制模组连接;
第二开关组,所述第二开关组的第一输入端与所述第一谐振电路的第一输入端连接,所述第二开关组的第二输入端与所述第二谐振电路的第一输入端连接,所述第二开关组的第一输出端与所述第三谐振电路的第一输入端连接,所述第二开关组的第二输出端与所述第四谐振电路的第一输入端连接,所述第二开关组的控制端与所述控制模组连接;
第三开关组,所述第三开关组的第一输入端与所述第四谐振电路的第二输入端连接,所述第三开关组的第二输入端与所述第三谐振电路的第二输入端连接,所述第三开关组的第一输出端与所述第四谐振电路的第一输入端连接,所述第三开关组的第二输出端与所述第三谐振电路的第一输入端连接,所述第三开关组的控制端与所述控制模组连接;
第四开关组,所述第四开关组的第一输入端与所述第一谐振电路的第二输入端连接,所述第四开关组的第二输入端与所述第二谐振电路的第二输入端连接,所述第四开关组的第一输出端与所述第三谐振电路的第二输入端连接,所述第四开关组的第二输出端与所述第四谐振电路的第二输入端连接,所述第四开关组的控制端与所述控制模组连接。
8.根据权利要求7所述的多模压控振荡装置,其特征在于,所述第一开关组包括:
场效应管T3,所述场效应管T3的栅极与所述控制模组连接;所述场效应管T3的漏极与所述第一谐振电路的第二输入端连接,所述场效应管T3的源极与所述第一谐振电路的第一输入端连接;
场效应管T4,所述场效应管T4的栅极与所述控制模组连接,所述场效应管T4的漏极与所述第二谐振电路的第二输入端连接,所述场效应管T4的源极与所述第二谐振电路的第一输入端连接;
反相器,所述反相器的输入端与所述控制模组连接;
场效应管T5,所述场效应管T5的栅极与所述反相器的输出端连接,所述场效应管T5的漏极与所述第一谐振电路的第二输入端连接,所述场效应管T5的源极与所述第二谐振电路的第一输入端连接;
场效应管T6,所述场效应管T6的栅极与所述反相器的输出端连接,所述场效应管T6的漏极与所述第二谐振电路的第二输入端连接,所述场效应管T6的源极与所述第一谐振电路的第一输入端连接。
9.根据权利要求8所述的多模压控振荡装置,其特征在于,所述场效应管T3、所述场效应管T4、所述场效应管T5和所述场效应管T6均为P沟道场效应管。
10.一种无线收发机,其特征在于,包括如权利要求1-9任一项所述的多模压控振荡装置。
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