一种带有奇次谐波抑制机制的注入锁定二倍频器

摘要

本发明提供了一种带有奇次谐波抑制机制的注入锁定二倍频器，包括注入缓冲级（1）、压控振荡器偏置电路（2）和压控振荡器（3），注入缓冲级（1）的漏极输出与压控振荡器偏置级（2）的漏极输出并联，并与压控振荡器交叉耦合对的源极相连。注入缓冲器可以产生输入信号的二次谐波，并在对输出的偶次谐波进行叠加的同时抑制奇次谐波；压控振荡器偏置电路单独提供偏置电流，使得注入缓冲器可以偏置在最利于产生二次谐波的电压上；压控振荡器在注入锁定状态下放大注入缓冲器产生的二次谐波，提供幅度稳定的输出信号。本发明能够实现二次谐波叠加的同时将所有奇次谐波进行抵消，使谐波转换和偏置两个功能不至于相互影响以及在高频实现以低功耗输出大摆幅的信号。

主权项

一种带有奇次谐波抑制机制的注入锁定二倍频器，其特征在于，包括注入缓冲级（1）、压控振荡器偏置电路（2）和压控振荡器（3），注入缓冲级（1）的漏极输出与压控振荡器偏置级（2）的漏极输出并联，并与压控振荡器交叉耦合对的源极相连；其中：注入缓冲级（1）采用共源差分电路，差分电路由两个NMOS晶体管NM1，NM2构成，两个晶体管的漏极直接相连，注入缓冲级的交流输入信号为差分注入信号INJ+和INJ‑，直流偏置电压为VCONV，直流偏置电压VCONV通过控制NM1和NM2的工作区和导通角来影响输出电流信号的波形，影响注入信号INJ+和INJ‑谐波转换效率，电阻R1和R2的阻值较大，为交流扼流电阻，作用是阻止注入交流信号的泄漏，通过将注入缓冲级的漏端连接在一起，对两个NMOS晶体管NM1和NM2输出电流进行叠加，实现输出信号中偶次谐波同相叠加增强，同时实现对奇次谐波反相叠加抵消；压控振荡器偏置电路（2）采用差分对NM3和NM4，其作用是为电感电容压控振荡器的交叉耦合对NM5和NM6提供直流偏置，以产生足够的负阻以来补偿电感电容谐振腔的损耗，由于交叉耦合对的直流偏置由NM3和NM4单独提供，因而注入缓冲级的偏置电压VCONV可以单独设置以保证较高的谐波转换效率；压控振荡器（3）由NMOS晶体管NM5和NM6、电感L1、变容管VAR1和VAR2以及电阻R5和R6组成，NM5和NM6构成交叉耦合对，提供负阻以补偿电感电容谐振腔的损耗，谐振腔由电感L1、变容管VAR1和VAR2、电阻R5和R6以及NMOS晶体管的寄生电容组成，当压控振荡器的自由振荡频率与输入信号的二次谐波之间的频率差值小于锁定范围的时候，压控振荡器的输出将锁定到输入信号的二次谐波上，其相位噪声将由输入信号决定，通过调节变容管VAR1和VAR2的控制电压VTUNE，改变压控振荡器的自由振荡频率，拓展注入锁定二倍频器的工作频率范围。