【摘 要】
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作为传递信息的重要手段,射频技术已在民用、军用及工业方面被广泛应用,加快了信息交流的速度并显著降低了数据传输的成本。智能设备的兴起则在通信可靠的基础上对射频收发设备提出了更加苛刻的体积和性能要求。小型化、高集成度且高性能、高可靠的射频收发芯片一直是射频系统的设计重点和难点之一。压控振荡器（VCO,Voltage-Controlled Oscillator）作为频率源中的关键模块,其不仅决定频率源输
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作为传递信息的重要手段,射频技术已在民用、军用及工业方面被广泛应用,加快了信息交流的速度并显著降低了数据传输的成本。智能设备的兴起则在通信可靠的基础上对射频收发设备提出了更加苛刻的体积和性能要求。小型化、高集成度且高性能、高可靠的射频收发芯片一直是射频系统的设计重点和难点之一。压控振荡器（VCO,Voltage-Controlled Oscillator）作为频率源中的关键模块,其不仅决定频率源输出频率信号的好坏,而且直接影响射频收发机的性能。因此高性能、高稳定性的压控振荡器的设计研究对现代射频系统的设计具有重要的应用价值。论文采用0.13μm Si Ge Bi CMOS工艺,设计了应用于超宽带微波频率源的8～16GHz压控振荡器。该压控振荡器采用C类振荡器结构减小振荡管的导通角,显著增加电流的利用效率,在相同偏置下获得更大的振荡幅度的同时,也针对脉冲敏感函数（ISF,Impulse Sensitivity Function）进行了优化,削弱了噪声转换为相位噪声的过程,从而获得更优的相位噪声性能。除此之外为共模通路提供了额外的共模谐振点,提升了谐振腔品质因数,进一步降低了振荡器的相位噪声。采用隐式共模谐振技术,减少了电感的使用和芯片面积。开关电容阵列使用二进制码进行控制,在扩展调谐范围的同时可以进行精细调整。使用两个VCO核,分别覆盖8～12GHz和12～16GHz,并在输出级使用二选一选择器根据需要选择所需频段的VCO核输出。路场联合仿真结果表明,在25℃、TT工艺角、3.3V电源电压下,该压控振荡器覆盖频率7.95～16.62GHz,100k Hz频偏处相位噪声小于-85.76d Bc/Hz,1MHz频偏处相位噪声小于-105.92d Bc/Hz,压控增益小于0.26GHz/V,输出功率大于-0.29d Bm,最大功耗为41.78m W。论文设计的压控振荡器性能满足设计指标要求,可以应用于超宽带频率源系统。
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