本發(fā)明涉及了一種壓控振蕩器，尤其涉及了一種電容陣列結(jié)構(gòu)線性寬帶壓控振蕩器。

背景技術(shù)：

在射頻通信系統(tǒng)中，全集成鎖相環(huán)頻率綜合器是一個十分關(guān)鍵的模塊，為系統(tǒng)提供精準、純粹且穩(wěn)定的本振信號，使系統(tǒng)可以較好地進行變頻處理（將接收到的射頻信號降低頻率后送入低頻的基帶，或者將基帶信號上變頻轉(zhuǎn)換成射頻信號發(fā)射出去）。壓控振蕩器（VCO）鎖相環(huán)中最關(guān)鍵的模塊。傳統(tǒng)VCO采用電感和變?nèi)莨軜?gòu)成振蕩腔，利用數(shù)字信號控制的電容陣列進行粗略調(diào)諧，擴大工作頻率范圍；利用加載在變?nèi)莨苌系哪M電壓進行精確調(diào)諧。傳統(tǒng)的電容陣列一般使用二進制加權(quán)或者線性疊加，當打開的開關(guān)數(shù)n 增加時，步進頻率增加，調(diào)諧增益KVCO減小，從而影響PLL的鎖定時間、頻譜純度和穩(wěn)定性等性能。

針對精確調(diào)諧特性的優(yōu)化方法有很多，主要包括調(diào)諧電壓分壓法、不同偏置電壓的變?nèi)莨荜嚵小⒉捎镁€性度較高的二極管作為變?nèi)莨?、可變電流源以及其他方法。調(diào)諧分壓法主要是等比例減小實際的調(diào)諧電壓，通過犧牲調(diào)諧增益KVCO來得到較好的線性度，缺點是對于相同范圍的輸入電壓，精確調(diào)諧范圍縮小。不同偏置電壓法主要是利用傅里葉變換原理將幾個變?nèi)莨艿恼{(diào)諧特性疊加，以得到較好的線性度，但需要多個偏置電壓和多組變?nèi)莨埽坏加昧溯^大的面積，而且增加了電路的復雜度。二極管作為變?nèi)莨茈m然得到較好的調(diào)諧特性，但二極管本身電容值變化范圍小，限制了調(diào)諧范圍，而且相同電容值的二極管尺寸也大于MOS變?nèi)莨埽加妹娣e較大。

可見，在不增加占用面積的條件下，取得線性的粗調(diào)諧特是關(guān)鍵技術(shù)，具有廣泛的應用前景。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的主要技術(shù)問題是提供一種電容陣列結(jié)構(gòu)線性寬帶壓控振蕩器，能夠在不增加占用面積的條件下，取得線性的粗調(diào)諧特。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種電容陣列結(jié)構(gòu)線性寬帶壓控振蕩器，包括：1組MOS電容，4路數(shù)字控制信號控制電阻陣列和電流源陣列得到1組偏置直流電壓進行粗調(diào)諧；1路模擬控制電壓通過電流疊加的方式疊加在MOS電容的控制電壓上，進行精細調(diào)諧。電阻陣列控制不同數(shù)字控制信號下的調(diào)諧增益KVCO，與電流源陣列共同產(chǎn)生直流偏置電壓以控制步進頻率，可以靈活地精確設(shè)置不同數(shù)字信號控制下的電容值大小，取得線性的粗調(diào)諧特性。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的技術(shù)方案具備以下有益效果：本發(fā)明提供了一種電容陣列結(jié)構(gòu)線性寬帶壓控振蕩器，調(diào)諧范圍為5~5.87 GHz，調(diào)諧增益變化范圍為－900~－450 MHz/V。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為電阻陣列原理圖。

具體實施方式

下文結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明做進一步說明。

參考圖1，一種電容陣列結(jié)構(gòu)線性寬帶壓控振蕩器，包括：1組MOS電容，4路數(shù)字控制信號控制電阻陣列和電流源陣列得到1組偏置直流電壓進行粗調(diào)諧；1路模擬控制電壓通過電流疊加的方式疊加在MOS電容的控制電壓上，進行精細調(diào)諧。電阻陣列控制不同數(shù)字控制信號下的調(diào)諧增益KVCO，與電流源陣列共同產(chǎn)生直流偏置電壓以控制步進頻率，可以靈活地精確設(shè)置不同數(shù)字信號控制下的電容值大小，取得線性的粗調(diào)諧特性。

電阻陣列，根據(jù)式1

（1）

調(diào)諧增益KVCO 與電阻呈正比，可以利用電阻陣列抵消不同數(shù)字控制信號下KVCO的差異。當數(shù)字控制信號的高電平數(shù)量n增加時，總電容Ctotal減小，KVCO增大，如式2所示

（2）

這時需要較小的電阻來減小調(diào)諧增益；在n較小時，要使用較大的電阻來提高調(diào)諧增益。其中，的變化也需要考慮，由于采用了遞增的陣列，電阻陣列與n依然呈反比關(guān)系。

如圖2所示，當數(shù)字控制信號S1~S4依次輸入高電平控制信號時，開關(guān)管NMOS3~NMOS0依次打開，電阻R5~R2依次短路，等效電阻隨著數(shù)字控制信號S1~S4依次輸入高電平控制信號而減小。電阻陣列需要合理選擇，由于直流偏置電壓已經(jīng)確定，總的電阻值決定了直流偏置電壓電路的電流大小，也就決定了直流偏置電壓電路的功耗大小。由于開關(guān)NMOS管也具有阻抗，需要進行微調(diào)，以保證對應數(shù)字控制信號下的電阻滿足要求。R1~R5 的值分別為1 300，130，120，220，480 Ω。

電流源陣列，利用電阻陣列調(diào)整不同數(shù)字控制信號下的調(diào)諧增益，由式3可以計算出不同數(shù)字控制信號下的電流大小。

（3）

當數(shù)字控制信號S1~S4依次輸入高電平控制信號時，PMOS 開關(guān)管依次關(guān)斷，電流逐漸減小。當所有PMOS開關(guān)管打開時，n為0，此時直流偏置電壓最大，為0.97V，總電阻為2250Ω，電流最大，為0.43mA。通過設(shè)置調(diào)諧電壓控制支路MOS管的寬長比，調(diào)節(jié)調(diào)諧電流大小，從而控制同一數(shù)字控制信號下的調(diào)諧范圍。

本實施例中，所述一種電容陣列結(jié)構(gòu)線性寬帶壓控振蕩器，調(diào)諧范圍為5~5.87 GHz，調(diào)諧增益變化范圍為－900~－450 MHz/V。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳實施例，不以此限定本發(fā)明實施的范圍，依本發(fā)明的技術(shù)方案及說明書內(nèi)容所作的等效變化與修飾，皆應屬于本發(fā)明涵蓋的范圍。