一种毫米波数字控制振荡器及通讯设备

本发明涉及无线通信设备，尤其涉及一种毫米波数字控制振荡器及通讯设备。

背景技术：

1、随着近年调频连续波雷达在短距遥感应用中的需求不断增长，数控振荡器对宽频率调谐范围、低相位噪声和高频率分辨率方面的性能要求更加严格。使用较低频率的基波振荡器进行频率三倍频是一种有效的缓解毫米波频率范围内频率调谐范围和相位噪声之间折中关系的解决方案。如图1所示，第一现有技术方案(多谐振+多核+多模式+谐波提取振荡器)中的四核、四模式压控振荡器使用了电压模式隐式频率三倍频结构。然而，该结构只使用了一个核来提取三次谐波信号，这就需要功耗和面积都很大的级联放大器来增强三次谐波输出功率和抑制次谐波杂散。如图2所示，与第一现有技术方案不同的是，第二现有技术方案(漏极组合三推振荡器)将所有核的多相输出组合在一起来提取三次谐波信号，从而自然地增强了三次谐波输出和抑制次谐波杂散，并省去了级联放大器。然而，由于单核振荡器产生的三次谐波电流有限，输出功率仍然不足。此外，该结构固有的偏谐振振荡问题会恶化相位噪声，并抵消使用多核振荡器带来的相位噪声减小优势。

技术实现思路

1、为至少一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一，本发明的目的在于提供一种毫米波数字控制振荡器及通讯设备。

2、本发明所采用的技术方案是：

3、一种毫米波数字控制振荡器，包括三个首尾相连的谐振模块和输出变压器；

4、每个所述谐振模块包括一个主跨导单元、一个辅助跨导单元和一个双谐振腔；所述主跨导单元与所述辅助跨导单元并联耦合；

5、所述主跨导单元包括差分对称结构的两个晶体管，所述晶体管的漏极连接下一个双谐振腔的输入端，所述晶体管的栅极连接上一个双谐振腔的输出端；

6、三个主跨导单元中的晶体管的源极相互连接后，再连接于输出变压器的输入端，所述输出变压器的输出端输出三次谐波。

7、进一步地，所述双谐振腔包括相互耦合的第一电感和第二电感；

8、所述第一电感的中间抽头连接偏置电压vdd；所述第一电感的两端分别作为双谐振腔的输入端，分别与主跨导单元中两个对称的晶体管的漏极连接；

9、所述第二电感的中间抽头连接偏置电压vb；所述第二电感的两端分别作为双谐振腔的输出端，分别与主跨导单元中两个对称的晶体管的栅极连接。

10、进一步地，所述双谐振腔由一个2匝次级线圈叠加在一个1匝初级线圈组成。

11、进一步地，所述辅助跨导单元的输入端连接下一个双谐振腔的输出端，所述辅助跨导单元的输出端连接所述晶体管的漏极。

12、进一步地，所述辅助跨导单元包括放大电路和数字电流转换器；

13、所述放大电路包括结构对称的第一侧和第二侧，所述第一侧包括晶体管mc1和晶体管mc2，所述晶体管mc1的栅极和晶体管mc2的栅极相连，作为辅助跨导单元的输入端；所述晶体管mc1的漏极和晶体管mc2的漏极相连，并连接至偏置电压；所述晶体管mc1的接地；所述晶体管mc2的源极连接数字电流转换器；

14、所述数字电流转换器用于根据控制信号控制所述辅助跨导单元的电流。

15、进一步地，所述数字电流转换器包括若干个数模转换器和尾晶体管mft；

16、所述尾晶体管mft的漏极连接所述晶体管mc2的源极，源极连接所述数模转换器，源极接地。

17、进一步地，所述数字电流转换器包括4个数模转换器，4个所述数模转换器与所述尾晶体管mft并联；4个所述数模转换器的偏置电压不同。

18、进一步地，所述输出变压器包括相互耦合第三电感和第四电感；

19、所述第三电感的两端作为所述输出变压器的输入端，分别与主跨导单元中两个对称的晶体管的源极连接；所述第三电感的中间抽头通过尾电阻rt接地；

20、所述第四电感的两端作为所述输出变压器的输出端。

21、进一步地，所述输出变压器还包括输出电路，所述输出电路包括第一晶体管、第二晶体管、第五电感和电容；

22、所述第四电感的两端的中间抽头连接偏置电压vg；所述第四电感的一端连接第一晶体管的栅极，另一端连接第二晶体管的栅极；

23、所述第一晶体管的漏极通过第五电感连接至偏置电压vddb，以及通过电容输出三次谐波；所述第一晶体管的源极接地；

24、所述第二晶体管的漏极通过50欧姆电阻接地，源极直接接地。

25、本发明所采用的另一技术方案是：

26、一种通信设备，包括如上所述的毫米波数字控制振荡器。

27、本发明的有益效果是：本发明将三个核的多相输出组合在一起来提取三次谐波信号，增强了三次谐波输出和抑制次谐波杂散；通过主跨导晶体管(gm)的源极组合六个相位的输出信号，增强了三次谐波电流，从而实现高输出功率；通过耦合辅助跨导单元(gmc)实现了谐振腔电压和电流同相位，从而避免了偏谐振振荡。

技术特征：

1.一种毫米波数字控制振荡器，其特征在于，包括三个首尾相连的谐振模块和输出变压器；每个所述谐振模块包括一个主跨导单元、一个辅助跨导单元和一个双谐振腔；所述主跨导单元与所述辅助跨导单元并联耦合；

2.根据权利要求1所述的一种毫米波数字控制振荡器，其特征在于，所述双谐振腔包括相互耦合的第一电感和第二电感；

3.根据权利要求1或2所述的一种毫米波数字控制振荡器，其特征在于，所述双谐振腔由一个2匝次级线圈叠加在一个1匝初级线圈组成。

4.根据权利要求1所述的一种毫米波数字控制振荡器，其特征在于，所述辅助跨导单元的输入端连接下一个双谐振腔的输出端，所述辅助跨导单元的输出端连接所述晶体管的漏极。

5.根据权利要求1所述的一种毫米波数字控制振荡器，其特征在于，所述辅助跨导单元包括放大电路和数字电流转换器；

6.根据权利要求5所述的一种毫米波数字控制振荡器，其特征在于，所述数字电流转换器包括若干个数模转换器和尾晶体管mft；

7.根据权利要求6所述的一种毫米波数字控制振荡器，其特征在于，所述数字电流转换器包括4个数模转换器，4个所述数模转换器与所述尾晶体管mft并联；4个所述数模转换器的偏置电压不同。

8.根据权利要求1所述的一种毫米波数字控制振荡器，其特征在于，所述输出变压器包括相互耦合第三电感和第四电感；

9.根据权利要求8所述的一种毫米波数字控制振荡器，其特征在于，所述输出变压器还包括输出电路，所述输出电路包括第一晶体管、第二晶体管、第五电感和电容；

10.一种通信设备，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的毫米波数字控制振荡器。

技术总结本发明公开了一种毫米波数字控制振荡器及通讯设备，属于无线通信设备。其中数字控制振荡器包括三个首尾相连的谐振模块和输出变压器；每个谐振模块包括一个主跨导单元、一个辅助跨导单元和一个双谐振腔；主跨导单元与辅助跨导单元并联耦合；主跨导单元包括两个晶体管，晶体管的漏极连接下一个双谐振腔的输入端，晶体管的栅极连接上一个双谐振腔的输出端；三个主跨导单元中的晶体管的源极相互连接后，再连接于输出变压器的输入端，输出变压器的输出端输出三次谐波。本发明将三个核的多相输出组合在一起来提取三次谐波信号，增强了三次谐波输出和抑制次谐波杂散；通过耦合辅助跨导单元实现了谐振腔电压和电流同相位，从而避免了偏谐振振荡。技术研发人员：姜棋耀,殷俊,麦沛然,马许愿受保护的技术使用者：澳门大学技术研发日：技术公布日：2024/7/23