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本文面向未来5G通信系统的候选频率段6-7GHz,分别基于TSMC 0.13 μm CMOS 1P8M工艺和IBM 8HP SiGe HBT工艺设计两款工作于12-14GHz的压控振荡器。当所设计的VCO(Voltage Controlled Oscillator,VCO)应用于采用二分频正交输出方案的频率综合器系统时,可连续覆盖6-7GHz频率段。文章首先分析了压控振荡器的基本原理,详细分析了压控振荡器的性能指标,分析压控振荡器的理论计算方法,分析并比较了三种常见的压控振荡器,并分析了压控振荡器的数学模型、相位噪声和抖动的关系。接着介绍了并比较了本文采用的CMOS和SiGeHBT两种工艺,同时对压控振荡器中最关键的无源器件片上电感、可变电容的选择和仿真方法做了详细的介绍。本文详细论述了压控振荡三种主流结构的优缺点,并最终在CMOS工艺的VCO设计中选择基于全NMOS(N-Channel Metal Oxide Semiconductor,NMOS)的 LC VCO,而 SiGe HBT 工艺 VCO 结构在全 NMOS 结构的基础上,在谐振腔并联一个HBT(Heterojunction Bipolar Transistor,HBT)交叉耦合对,构成混合结构的LCVC:O。接着详细讨论了压控振荡器设计步骤,包括:谐振器电感、耦合对管、离散调节、可变电容、尾电流源、输出缓冲电路的设计及相位噪声的优化。然后详细介绍了射频电路版图设计中的一般性原则,并具体介绍了压控振荡器的版图设计中需要重点考虑的细节。接着详细分析了两个压控整荡器的后仿真结果,同时给出了压控振荡器的测试方案及CMOS压控整荡器的测试结果。对于采用TSMC 0.13 μm CMOS工艺的压控振荡器,测试结果表明:调谐范围可以连续覆盖11.6GHz-14.83GHz,测试Kvco小于270MHz/V,供电电压为1.2V,核心电路的电流消耗为10.48mA,整个调谐范围内测试相噪小于-110dBc/Hz@1MHz,其中在最高频率14.83GHz时,测试相位噪声为-110.69dBc/Hz@1MHz,输出功率为-6.81dBm。对于采用IBM 8HP SiGe HBT工艺的压控振荡器,后防真结果表明:调谐范围可以连续覆盖12.4G-16.9GHz,后仿真的Kvco小于375MHz/V,供电电压为1.2V,核心电路的电流消耗为10.22mA,仿真表明整个调谐范围内仿真的相噪低于-100dBc/Hz@1MHz,其中,最低频率带相噪小于-103.8dBc/Hz@1MHz,最高频率带相噪小于-100dBc/Hz@1MHz。