本發明專利技術屬于頻帶調制?超寬帶發射機以及壓控振蕩器技術領域，提供一種用于FM?UWB發射機的帶自動幅度控制的LC振蕩器，包括壓控振蕩器核心電路模塊、偏置電壓產生電路模塊和自動幅度控制電路模塊，壓控振蕩器核心電路模塊采用互補交叉耦合LC壓控振蕩器，自動幅度控制電路模塊由高頻全波整流器、RC濾波電路和電壓控制電流源組成，高頻全波整流器的輸入端與互補交叉耦合LC壓控振蕩器的輸出端相連接、輸出端與RC濾波電路連接，RC濾波電路的輸出端與所述電壓控制電流源相連接，電壓控制電流源的輸出端與所述互補交叉耦合LC壓控振蕩器中尾電流管的柵極相連。本發明專利技術能夠實現低相位噪聲寬調諧范圍的壓控振蕩器的自動輸出幅度控制。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于頻帶調制-超寬帶(FM-UWB)發射機以及壓控振蕩器
，特別是一種帶自動幅度控制的低噪聲超寬帶壓控振蕩器。
技術介紹
UWB(UltraWideband)是一種無載波通信技術，利用納秒至微秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數據。美國聯邦通信委員會將UWB定義為：帶寬大于500MHz或者頻譜帶寬大于中心頻率的20％。通過在較寬的頻譜上傳送極低功率的信號，UWB能在10米左右的范圍內實現數百Mbit/s至數Gbit/s的數據傳輸速率。與常規的窄帶系統或者寬帶碼分多址(CDMA)系統相比，UWB具有抗干擾性能強、傳輸速率高、帶寬極寬、消耗電能小、發送功率小等諸多優勢，主要應用于室內通信、高速無線LAN、家庭網絡、無繩電話、安全檢測、位置測定、雷達等領域。與常規的使用連續正弦波信號的無線通信系統不同，頻帶調制-超寬帶(FM-UWB)包括具有1納秒(ns)左右的窄寬度的脈沖的發射機。因此，頻帶調制-超寬帶(FM-UWB)系統可以使用更寬的頻帶(幾百MHz到幾GHz)的傳輸數據。頻帶調制-超寬帶(FM-UWB)發射機由具有低調制系數的數字FSK系統和具有高調制系數的模擬FM系統組成，其結構由圖1所示，其中的射頻振蕩器決定了發射機的帶寬，頻譜，相位噪聲等性能，是頻帶調制-超寬帶(FM-UWB)設計中的關鍵模塊。常見射頻振蕩器的結構如圖2所示，它是一個典型的三階的環形濾波器；其工作原理如下：3個反向器的輸出端和輸入端首尾相接，構成環狀。即反向器A的輸出連接反向器B的輸入，反向器B的輸出連接反向器C的輸入，反向器C的輸出連接反向器A的輸入，在其中任何一個位置都可以引出輸出信號；假定某一時刻T0，反向器A的輸入端變為高電平，則反向器A的輸出端(反向器B的輸入端)在經歷反向器延遲時間ΔT后變為低電平，2×ΔT后反向器B的輸出端(反向器C的輸入端)變為高電平，3×ΔT后反向器C的輸出端(反向器A的輸入端)由高電平變為低電平；依次類推，在經過6×ΔT的時間后，反向器A的輸入端又變回高電平；于是可以得到：振蕩周期(f)＝單個反向器延遲時間×反向器數×2。這種振蕩器的特點是簡單，起振容易，如果不加延遲網絡則不需要外接阻容元件，便于集成化，但是它的功耗大，相位噪聲性能差，無法滿足現代產品越來越高的需求。因此，出現了LC振蕩器，由于在超寬帶的應用中，電感和變容管的損耗會導致無源諧振網絡的Q值在整個調諧范圍內有很大的變化，從而導致振幅會發生很大的變化；為了實現輸出幅度的穩定，需要采用幅度控制技術使振蕩器的振蕩幅度在整個調諧范圍內保持穩定，從而可以得到更為平坦的頻譜，因此幅度穩定技術往往都是高性能振蕩器需要采用的技術。在頻帶調制-超寬帶(FM-UWB)發射機中，射頻振蕩器的輸出必須是連續的超寬頻帶信號，而采用電容陣列的振蕩器的輸出雖然可以覆蓋很寬的頻帶范圍，但是在一種控制電壓下得到的頻帶很窄，無法滿足超寬帶的需求；因此應用于頻帶調制-超寬帶(FM-UWB)發射機的射頻振蕩器不能采用電容陣列的方式實現寬調諧范圍。對于壓控振蕩器來說，輸出頻率是一個控制輸入的函數，這個控制輸入通常是電壓；一個理想的壓控振蕩器，其輸出頻率是其輸入電壓的線性函數：ωOUT＝ω0+KVCOVCONT；在控制電壓一定的情況下，Kvco的值越大，振蕩器調諧范圍越大，但是Kvco的值越大，振蕩器的相位噪聲就會越差；因此在應用于FM-UWB發射機的振蕩器的低噪聲設計顯得尤為重要。目前國內外已有一些相關的技術用于實現振蕩幅度自動控制，常見通過模數轉換器和數模轉換器來跟蹤振蕩輸出信號幅度大小并生成對應模擬量控制振蕩器偏流來調節輸出幅度；該方法雖然有效，但是結構復雜，設計困難，功耗較大。綜上，鑒于現有技術所存在的問題，本專利技術提供一種用于頻帶調制-超寬帶(FM-UWB)發射機中的帶自動幅度控制的LC振蕩器。
技術實現思路
本專利技術的目的在于針對現有技術的缺陷，提供一種用于頻帶調制-超寬帶(FM-UWB)發射機中的帶自動幅度控制的LC振蕩器，實現低相位噪聲寬調諧范圍的壓控振蕩器的自動輸出幅度控制。本專利技術采用的技術方案為：一種用于FM-UWB發射機的帶自動幅度控制的LC振蕩器，包括壓控振蕩器核心電路模塊、偏置電壓產生電路模塊和自動幅度控制電路模塊，所述偏置電壓產生電路模塊為壓控振蕩器核心電路模塊提供偏置電壓；其特征在于，所述壓控振蕩器核心電路模塊采用互補交叉耦合LC壓控振蕩器，所述自動幅度控制電路模塊由高頻全波整流器、RC濾波電路和電壓控制電流源組成，其中，高頻全波整流器的輸入端與互補交叉耦合LC壓控振蕩器的輸出端相連接，高頻全波整流器的輸出端與RC濾波電路連接，RC濾波電路的輸出端與所述電壓控制電流源相連接，電壓控制電流源的輸出端與所述互補交叉耦合LC壓控振蕩器中尾電流管(M5)的柵極相連。進一步的，所述高頻全波整流器由NMOS對管(M6，M7)、兩個容值相同的隔直電容(C4，C5)、兩個阻值相同的偏置電阻(R3，R4)、第一電阻(R1)和第二電阻(R2)組成，其中，NMOS對管的尺寸比為1：1、采用差分對形式連接，隔直電容(C4，C5)和偏置電阻(R3，R4)分別與NMOS對管的柵極相連，第一電阻(R1)與NMOS對管(M6，M7)的源級相連，第二電阻(R2)與NMOS對管(M6，M7)的漏極相連。進一步的，所述RC濾波電路由一個電阻(R5)和一個電容(C6)組成，其中，電阻(R5)的兩端分別接在高頻全波整流器的輸出端和電壓控制電流源的輸入端，電容(C6)的兩端分別接在電壓控制電流源的輸入端和地；所述電壓控制電流源由第一NMOS管(M8)和第二NMOS管(M9)組成，其中，第一NMOS管(M8)的長比值、寬比值均大于第二NMOS管(M9)，第一NMOS管(M8)的柵極與RC濾波電路中電阻(R5)相連、源級與第二NMOS管(M9)的漏極相連、漏極與電源相連，第二NMOS管(M9)的源極與地相連、漏極與其柵極相連、然后其柵極與所述互補交叉耦合LC壓控振蕩器中尾電流管M5的柵極相連，形成反饋環路。進一步的，所述壓控振蕩器核心電路模塊還包括濾波電路和尾管濾波電路，其中，濾波電路與互補交叉耦合LC壓控振蕩器中PMOS管源極相連、另一端接電源，尾管濾波電路與互補交叉耦合LC壓控振蕩器中NMOS管源極相連、另一端接地；所述濾波電路由一個電感和一個電容組成，所述尾管濾波電路由一個電容組成。進一步的，所述用于FM-UWB發射機的帶自動幅度控制的LC振蕩器還包括輸出緩沖電路模塊，用于增強輸出信號幅度。需要另外說明的是：所述互補交叉耦合LC壓控振蕩器實現振幅的最大化，包括了一對NMOS管(M1,M2)、一對PMOS管(M3,M4)、一對可變電阻(Cvar)、尾電流管(M5)以及隔直電阻(C0)與電感(L1)組成的并聯諧振腔。本專利技術中互補交叉耦合LC壓控振蕩器與自動幅度控制電路相連，自動幅度控制電路中，電壓控制電流源中M8和M9在電路未開始工作時關斷，當電路開始振蕩時，隨著振蕩幅度的增加，M8和M9打開，電阻R4的電壓和M7的柵壓增加，然后M7的柵源電壓降低，使M6和M7的電流下降，從而使流過互補交叉耦合LC壓控振蕩器中尾電流管M5的電流降低，使整個諧振腔的電流降低，從而調節整個LC振本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種用于FM?UWB發射機的帶自動幅度控制的LC振蕩器，包括壓控振蕩器核心電路模塊、偏置電壓產生電路模塊和自動幅度控制電路模塊，所述偏置電壓產生電路模塊為壓控振蕩器核心電路模塊提供偏置電壓；其特征在于，所述壓控振蕩器核心電路模塊采用互補交叉耦合LC壓控振蕩器，所述自動幅度控制電路模塊由高頻全波整流器、RC濾波電路和電壓控制電流源組成，其中，高頻全波整流器的輸入端與互補交叉耦合LC壓控振蕩器的輸出端相連接，高頻全波整流器的輸出端與RC濾波電路連接，RC濾波電路的輸出端與所述電壓控制電流源相連接，電壓控制電流源的輸出端與所述互補交叉耦合LC壓控振蕩器中尾電流管(M5)的柵極相連。
【技術特征摘要】
1.一種用于FM-UWB發射機的帶自動幅度控制的LC振蕩器，包括壓控振蕩器核心電路模塊、偏置電壓產生電路模塊和自動幅度控制電路模塊，所述偏置電壓產生電路模塊為壓控振蕩器核心電路模塊提供偏置電壓；其特征在于，所述壓控振蕩器核心電路模塊采用互補交叉耦合LC壓控振蕩器，所述自動幅度控制電路模塊由高頻全波整流器、RC濾波電路和電壓控制電流源組成，其中，高頻全波整流器的輸入端與互補交叉耦合LC壓控振蕩器的輸出端相連接，高頻全波整流器的輸出端與RC濾波電路連接，RC濾波電路的輸出端與所述電壓控制電流源相連接，電壓控制電流源的輸出端與所述互補交叉耦合LC壓控振蕩器中尾電流管(M5)的柵極相連。2.按權利要求1所述用于FM-UWB發射機的帶自動幅度控制的LC振蕩器，其特征在于，所述高頻全波整流器由NMOS對管(M6，M7)、兩個容值相同的隔直電容(C4，C5)、兩個阻值相同的偏置電阻(R3，R4)、第一電阻(R1)和第二電阻(R2)組成，其中，NMOS對管的尺寸比為1：1、采用差分對形式連接，隔直電容(C4，C5)和偏置電阻(R3，R4)分別與NMOS對管的柵極相連，第一電阻(R1)與NMOS對管(M6，M7)的源級相連，第二電阻(R2)與NMOS對管(M6，M7)的漏極相連。3.按權利要求1所述用于FM-UWB發射機的帶自動幅度控制的LC振蕩器，其...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉洋，雷旭，孔德鈺，莫雁杰，郭睿，高寶玲，于奇，
申請(專利權)人：電子科技大學，
類型：發明
國別省市：四川;51
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