TSMC 0.13μm CMOS设计的双频段开关电流源LC-VCO：宽带与低噪声特性

本文主要探讨了应用于IMT-A和UWB系统中的双频段开关电流源压控振荡器（LC-VCO）的设计与实现。该研究利用了TSMC 0.13微米CMOS工艺，着重于提高LC-VCO的性能，以满足无线通信领域的高频率需求。 LC-VCO的核心设计采用互补型负阻结构，这种结构的优势在于能提供良好的输出信号对称性，从而显著改善了相位噪声特性。为了实现宽广的调谐范围，设计师采用了一个4比特可重构的开关电容调谐阵列，通过控制各个开关电容的组合来降低调谐电路的增益，同时在每个开关电容子频带上引入可变电容进行精细的频率调节。 在电路优化方面，作者引入了开关电流源和开关交叉耦合对，这些技术有助于降低功耗、增强振荡幅度的稳定性，并进一步提升整体性能。此外，噪声滤波也被整合到设计中，以减小外部噪声对振荡器工作的影响。 值得注意的是，整个LC-VCO的芯片尺寸小巧，仅为1.11mm×0.98mm，这对于集成度较高的现代电子设备来说是至关重要的。在实际测试中，当电源电压为1.2V时，压控振荡器在UWB频段和IMT-A频段的电流消耗分别为3.0mA和5.6mA，显示出良好的能效。调谐范围分别达到了3.86~5.28GHz和3.14~3.88GHz，展现出了宽泛的频率响应能力。 在关键性能指标上，如相位噪声，压控振荡器在3.534GHz和4.155GHz的频率点上，1MHz频偏处的相位噪声分别为-122dBc/Hz和-119dBc/Hz，这表明其在高精度通信系统中具有优异的噪声性能。 这篇论文详细介绍了如何通过先进的CMOS技术和精心设计的电路结构，开发出一款适用于IMT-A和UWB系统的高性能压控振荡器，为无线通信技术的进步提供了关键的元器件支持。对于从事相关领域研究或设计工作的工程师而言，这篇论文提供了宝贵的参考和实践指导。