一种基于GaAsHBT工艺的低相噪差分压控振荡器的制作方法

本发明属于射频微波，具体涉及一种基于gaas hbt工艺的低相噪差分压控振荡器。

背景技术：

1、压控振荡器电路(vco)是无线通信系统的一个关键模块，通常用于锁相环系统中，给收发机提供稳定的本地载波信号，其相位噪声性能优劣直接关系到整个系统的噪声性能。在某些差分应用中，系统需要压控振荡器电路提供双路低相噪差分信号，在满足系统的噪声性能的同时提高系统的抗干扰能力。而传统的基于gaas hbt工艺的低相噪压控振荡器电路为单端结构，只能提供一路信号，无法满足此类需求。

技术实现思路

1、本发明针对现有的问题，提供了一种基于gaas hbt工艺的低相噪差分压控振荡器，运用低相噪设计技术，能够在频带范围内产生稳定的双路差分载波信号，具有低的相位噪声和良好的抗干扰能力。

2、为解决以上技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于gaas hbt工艺的低相噪差分压控振荡器，包括与偏执模块分别连接的输出缓冲模块、以及振荡器模块，输出缓冲模块与以及振荡器模块相连；所述相噪差分压控振荡器应用于锁相环系统，能够实现频带内低相位噪声和输出高功率；

3、所述振荡器模块包括负阻电路、以及与负阻电路连接的谐振电路，负阻电路为差分交叉耦合结构形成正反馈网络，为谐振电路注入能量；

4、输出缓冲模块包括射极跟随器电路、以及与射极跟随器电路连接的共射放大器电路，射极跟随器电路连接谐振电路，射极跟随器电路提供高输入阻抗和低输出阻抗实现高阻到低阻的转换，减小后级输出负载变化对振荡器模块造成的频率牵引，

5、共射放大器电路连接偏执模块，所述共射放大器电路采用lc并联谐振，用于保证功率增益，提高输出端隔离度，实现高带内增益和低输出回波损耗。

6、进一步地，前述的负阻电路包括第一hbt管q1、第二hbt管q2、第三电感l3、第四电感l4、第五电感l5、第六电感l6、第一电阻r1、第二电阻r2、第十七电阻r17、第一电容c1、第二电容c2；

7、第一hbt管q1的基极与第一电阻r1的其中一端、第一电容c1的其中一端相连，

8、第一hbt管q1的发射极与第五电感l5的其中一端相连，第五电感l5的另一端与第十七电阻r17的其中一端相连，第十七电阻r17的另一端接地；第一hbt管q1的集电极与第三电感l3的其中一端相连构成相连端a，相连端a作为负阻电路与谐振电路的第一相连端；

9、第三电感l3的另一端与第二电容c2的其中一端相连，第二电容c2的另一端与第二电阻r2的其中一端、以及第二hbt管q2的基极相连，第二电阻r2的另一端与第一电阻r1的另一端相连，相连端作为振荡器模块与偏执模块的连接端；

10、第一电容c1的另一端与第四电感l4的其中一端相连，第四电感l4的另一端与第二hbt管q2的集电极相连构成相连端b，相连端b作为负阻电路与谐振电路的第二相连端；

11、第二hbt管q2的发射极与第六电感l6的其中一端相连，第六电感l6的另一端与第十七电阻r17的其中一端相连。

12、进一步地，前述的谐振电路包括第一变容二极管d1、第二变容二极管d2、第一电感l1、第二电感l2、第三电容c3、第四电容c4、第五电容c5、第六电容c6；

13、第五电容c5的其中一端、第一变容二极管d1的正极、第三电容c3的其中一端、第一电感l1的其中一端、负阻电路与谐振电路的第一相连端相连，第一变容二极管d1的负极与第二变容二极管d2的正极、调谐电压输入端vtune相连，第二变容二极管d2的负极与第二电感l2的其中一端、第四电容c4的其中一端、第六电容c6的其中一端、负阻电路与谐振电路的第二相连端相连；第四电容c4另一端、第三电容c3的另一端接地；

14、第一电感l1的另一端与第二电感l2的另一端相连，并且连接到电源vc；

15、第六电容c6的另一端、以及第五电容c5的另一端分别作为振荡器模块与输出缓冲模块、偏执模块的连接端。

16、进一步地，前述的射极跟随器电路包括第三hbt管q3，第四hbt管q4，第三电阻r3、第四电阻r4；

17、第三hbt管q3的基极、与第五电容c5的另一端相连，相连端作为振荡器模块与输出缓冲模块的第一相连端、也作为输出缓冲模块与偏执模块的第一相连端；第四hbt管q4的基极与第六电容c6的另一端相连，相连端作为振荡器模块与输出缓冲模块的第二相连端、也作为输出缓冲模块与偏执模块的第二相连端；

18、第三hbt管q3的集电极、第四hbt管q4的集电极、共射放大器电路相连并且连接电源vc，第三hbt管q3的发射极与第三电阻r3的其中一端相连，相连端作为射极跟随器电路与共射放大器电路的相连端，第三电阻r3的另一端接地；

19、第四hbt管q4的发射极与第四电阻r4的其中一端、以及共射放大器电路相连，第四电阻r4的另一端接地。

20、进一步地，前述的共射放大器电路包括第五hbt管q5、第六hbt管q6，第七电感l7、第八电感l8、第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7、第八电阻r8、第七电容c7、第八电容c8、第九电容c9、第十电容c10、第十一电容c11、第十二电容c12；

21、第七电容c7的其中一端作为共射放大器电路与射极跟随器电路的第一相连端与第三hbt管q3的发射极、第三电阻r3的其中一端相连；第七电容c7的另一端与第五hbt管q5的基极相连，且相连端作为输出缓冲模块与偏执模块的第三相连端；

22、第五hbt管q5的集电极与第七电阻r7的其中一端相连，第五hbt管q5的发射极与第五电阻r5的其中一端相连，第五电阻r5的另一端接地；

23、第七电阻r7的另一端与第九电容c9的其中一端、第七电感l7的其中一端、第十一电容c11的其中一端相连，第七电感l7的另一端、第九电容c9的另一端相连并且接电源vc，第十一电容c11的另一端作为输出缓冲模块的射频输出同相端rfp；

24、第八电容的c8的其中一端作为共射放大器电路与射极跟随器电路的第二相连端与第四hbt管q4的发射极、第四电阻r4的其中一端相连，第八电容c8的另一端与第六hbt管q6的基极相连，且相连端作为输出缓冲模块与偏执模块的第四相连端；

25、第六hbt管q6的集电极与第八电阻r8的其中一端相连，第六hbt管q6的发射极与第六电阻r6的其中一端相连，第六电阻r6的另一端接地；

26、第八电阻r8的另一端与第十电容c10的其中一端、第八电感l8的其中一端、第十二电容c12的其中一端相连，第八电感l8的另一端、第十电容c10的另一端相连并且接电源vc，第十二电容c12的另一端作为输出缓冲模块的射频输出反相端rfn。

27、进一步地，前述的偏执模块包括第七hbt管q7、第八hbt管q8、第九hbt管q9、第十hbt管q10、第十一hbt管q11、第十二hbt管q12、第九电阻r9、第十电阻r10、第十一电阻r11、第十二电阻r12、第十三电阻r13、第十四电阻r14、第十五电阻r15、第十六电阻r16、第十七电阻r17、第十八电阻r18、第十九电阻r19；

28、第七hbt管q7的发射极与第九hbt管q9的基极相连，相连端作为偏置电路与输出缓冲模块的第一相连端；

29、第七hbt管q7的集电极与第十三电阻r13其中一端、第九电阻r9的其中一端、第十八电阻r18其中一端、第十二hbt管q12的集电极、第十电阻r10其中一端、第十四电阻r14其中一端、第八hbt管q8集电极相连，并且连接电源vc；

30、第七hbt管q7的基极与第十三电阻r13的另一端、第九hbt管q9的集电极相连，第九hbt管q9的发射极与第十五电阻r15的其中一端相连，第十五电阻r15的另一端接地；

31、第九电阻r9的另一端与第十一电阻r11的其中一端相连，相连端作为偏置电路与输出缓冲模块的第一相连端；

32、第十八电阻r18的另一端、第十一hbt管q11的集电极、第十二hbt管q12的基极、第十一hbt管q11的集电极相连；

33、第十一hbt管q11的基极、与第十二hbt管q12的发射极相连，相连端作为偏执模块与振荡器模块的连接端；

34、第十电阻r10的另一端与第十二电阻r12的其中一端相连，相连端连接输出缓冲模块与的第二相连端；第十二电阻r12的另一端接地；

35、第十四电阻r14的另一端与第八hbt管q8的基极、第十hbt管q10的集电极相连，第十hbt管q10的发射极与第十六电阻r16的其中一端相连，第十六电阻r16的另一端接地；第十hbt管q10的基极与第八hbt管q8的发射极相连，相连端与输出缓冲模块与偏执模块的第四相连端相连。

36、相较于现有技术，本发明采用以上技术方案的有益技术效果如下：

37、本发明能够直接应用于锁相环系统；采用差分交叉耦合结构进行正反馈负阻电路设计，通过优化片上lc谐振网络品质因素，实现频带内相位噪声小于-130dbc/hz@1mhzoffset；两路差分输出级采用射极跟随器+共射放大器的结构，减小了输出负载对输出信号频率的牵引，实现了输出功率大于10dbm的同时，减小了共模干扰和温度变化对输出信号频率输出的影响；本发明提供的压控振荡器电路，具有低的相位噪声和良好的抗干扰能力。