本發(fā)明涉及射頻(radio frequency，RF)諧振器電路的領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

還表示為槽電路的諧振器電路廣泛用作多種射頻組件中的頻率選擇性元件，例如濾波器、放大器以及振蕩器。通常，諧振器電路包括電感器和電容器，其中所述電感器和電容器連接以在特定諧振頻率下諧振。諧振器電路的質(zhì)量由此表征為質(zhì)量因數(shù)。諧振器電路的特性在射頻振蕩器的設(shè)計中受到主要關(guān)注，尤其是在所述射頻振蕩器實施為半導(dǎo)體襯底上的射頻集成電路(radio frequency integrated circuit，RFIC)時。具體來說，諧振器電路關(guān)于泄漏電流或在諧波頻率下的電流的響應(yīng)可對射頻振蕩器的頻率穩(wěn)定性和相位噪聲性能具有主要影響。

普通諧振器電路在諧振頻率下受激勵時呈現(xiàn)電阻特性，而在高于諧振頻率的頻率下受激勵時呈現(xiàn)電容特性。因此，高階電流分量結(jié)合Groszkowski效應(yīng)可導(dǎo)致射頻振蕩器的頻率穩(wěn)定性降低和閃爍噪聲上變頻增加，即減少的近載波相位噪聲性能。

為了改進射頻振蕩器的相位噪聲性能，應(yīng)用噪聲濾波技術(shù)。這些技術(shù)依賴于在例如核心晶體管等的晶體管的共同源極中插入具有處于2ω₀的諧振頻率的另一諧振器電路。然而，這些技術(shù)會使用額外可調(diào)電感器并增加半導(dǎo)體襯底上的裸片面積。

為了減少高階漏極電流諧波的量，添加與晶體管的源極串聯(lián)的電阻器以用于線性化晶體管的操作。然而，通常會減少射頻振蕩器啟動改正力。

通過添加與晶體管的漏極串聯(lián)的電阻器，電阻結(jié)合寄生漏極電容可在環(huán)路增益中引入延遲，延遲用于使射頻振蕩器的脈沖敏感函數(shù)(impulse sensitivity function，ISF)和電流波形兩者偏移。通過具體地定制分量值來減少閃爍噪聲上變頻。然而，20dB/decade區(qū)域中的相位噪聲性能尤其在低電源電壓和高電流消耗下降級。

在J.格羅斯科夫斯基(J.Groszkowski)的“頻率變化和諧波含量的互相依賴性，以及恒定頻率振蕩器的問題(The interdependence of frequency variation and harmonic content,and the problem of constant-frequency oscillators)”(無線電工程師協(xié)會會刊(Proc.IRE)，第21卷第7期第958至981頁，1934年7月)中研究了Groszkowski效應(yīng)。

在M.巴比(M.Babaie)和R.B.史塔茲絲克(R.B.Staszewski)的“F類CMOS振蕩器(A class-F CMOS oscillator)”(電子和電子工程師協(xié)會固態(tài)電路期刊(IEEE JSSC)，第48卷第12期第3120至3133頁，2013年12月)中描述了諧振器電路和射頻振蕩器。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種高效諧振器電路。

此目標(biāo)通過獨立權(quán)利要求的特征實現(xiàn)。另外的實施形式根據(jù)從屬權(quán)利要求、說明書以及圖式是顯而易見的。

本發(fā)明基于以下發(fā)現(xiàn)：可使用當(dāng)在差模和共模中受激勵時呈現(xiàn)不同特性的基于變壓器的諧振器電路。具體來說，變壓器的電感耦合因數(shù)在差模和共模激勵中可為不同的，其中差模諧振頻率可不同于共模諧振頻率。具體來說，共模諧振頻率可被設(shè)計為差模諧振頻率的兩倍。

諧振器電路實現(xiàn)射頻振蕩器的高效操作。具體來說，第二諧波可暴露于諧振器電路所提供的電阻路徑。因此，可緩解Groszkowski效應(yīng)并且可改進射頻振蕩器的頻率穩(wěn)定性和相位噪聲性能。

諧振器電路和射頻振蕩器適于實施為半導(dǎo)體襯底上的射頻集成電路(radio frequency integrated circuit，RFIC)。

根據(jù)第一方面，本發(fā)明涉及一種諧振器電路，所述諧振器電路包括變壓器，所述變壓器包括初級繞組和次級繞組，其中所述初級繞組以電感方式與所述次級繞組耦合，初級電容器連接到所述初級繞組，所述初級電容器和所述初級繞組形成初級電路，且次級電容器連接到所述次級繞組，所述次級電容器和所述次級繞組形成次級電路，其中所述諧振器電路具有在所述初級電路在共模中受激勵時的共模諧振頻率，其中所述諧振器電路具有在所述初級電路在差模中受激勵時的差模諧振頻率，且其中所述共模諧振頻率不同于所述差模諧振頻率。因此，提供一種高效諧振器電路。

所述諧振器電路可為槽電路。所述諧振器電路可用作射頻振蕩器內(nèi)的頻率選擇性元件。當(dāng)在差模和共模中受激勵時所述諧振器電路可為諧振的。

所述初級繞組和所述次級繞組可被布置成當(dāng)初級電路在差模中受激勵時提供強電感耦合且當(dāng)初級電路在共模中受激勵時提供弱電感耦合。

所述初級電容器可包括一對單端電容器，所述單端電容器串聯(lián)連接以形成所述初級電容器。所述初級電容器可被看作初級電容結(jié)構(gòu)。所述次級電容器可包括一對差分電容器，所述差分電容器串聯(lián)連接以形成所述次級電容器。所述次級電容器可被看作次級電容結(jié)構(gòu)。

差模中的諧振頻率，即差模諧振頻率，可取決于所述初級繞組的電感、所述初級電容器的電容、所述次級繞組的電感，以及所述次級電容器的電容。共模中的諧振頻率，即共模諧振頻率，可取決于所述初級繞組的電感以及所述初級電容器的電容。共模中的諧振頻率，即共模諧振頻率，可獨立于所述次級繞組的電感，以及所述次級電容器的電容。注入到諧振器電路中的電流的奇次諧波分量可為差模信號，且偶次諧波分量可為共模信號。

在根據(jù)第一方面本身的諧振器電路的第一實施形式中，所述共模諧振頻率是所述差模諧振頻率的兩倍。因此，實現(xiàn)在所述初級電路在所述共模中受激勵時的第二諧波的電阻路徑。

在根據(jù)第一方面本身或第一方面的任一前述實施形式的諧振器電路的第二實施形式中，所述諧振器電路具有在所述初級電路在所述差模中受激勵時的另一差模諧振頻率，其中所述另一差模諧振頻率不同于所述差模諧振頻率和所述共模諧振頻率。因此，實現(xiàn)所述另一差模諧振頻率下的另一差模諧振。

在根據(jù)第一方面的第二實施形式的諧振器電路的第三實施形式中，所述另一差模諧振頻率是所述差模諧振頻率的三倍。因此，實現(xiàn)在所述初級電路在所述差模中受激勵時的第三諧波的電阻路徑。所述另一差模諧振頻率可具體地被設(shè)計為所述差模諧振頻率的三倍。

在根據(jù)第一方面本身或第一方面的任一前述實施形式的諧振器電路的第四實施形式中，所述變壓器的所述初級繞組包括一個匝，且所述變壓器的所述次級繞組包括兩個匝。因此，高效地實施所述諧振器電路。

所述次級繞組的匝數(shù)可為所述初級繞組的匝數(shù)的兩倍。借此，可實現(xiàn)初級繞組與次級繞組1:2的匝比。

在根據(jù)第一方面本身或第一方面的任一前述實施形式的諧振器電路的第五實施形式中，所述變壓器的所述初級繞組和/或所述變壓器的所述次級繞組是平面的。因此，高效地實施所述諧振器電路。

在根據(jù)第一方面本身或第一方面的任一前述實施形式的諧振器電路的第六實施形式中，所述變壓器的所述初級繞組和所述變壓器的所述次級繞組布置在同一平面上。因此，高效地實施所述諧振器電路。

所述變壓器的所述初級繞組和/或所述變壓器的所述次級繞組可包括布置在不同平面的橋接部分。

在根據(jù)第一方面本身或第一方面的任一前述實施形式的諧振器電路的第七實施形式中，所述變壓器的所述初級繞組和/或所述變壓器的所述次級繞組連接到恒定電壓源或地電位。因此，實現(xiàn)初級繞組和/或次級繞組的分接。初級繞組和次級繞組兩者可分別連接到恒定電壓源，以便實現(xiàn)諧振器電路的高效啟動。

初級繞組和/或次級繞組的分接可為初級繞組和/或次級繞組的對稱中心分接。

在根據(jù)第一方面本身或第一方面的任一前述實施形式的諧振器電路的第八實施形式中，所述初級電路的所述初級電容器包括一對單端電容器。因此，實現(xiàn)對所述初級電路的地電位的參考。所述對單端電容器可與所述初級電容器具有相同的電容。單端電容器可實現(xiàn)為多個開關(guān)電容器，其中所述多個開關(guān)電容器可并聯(lián)布置。所述開關(guān)電容器的電容可為不同的。

在根據(jù)第一方面本身或第一方面的任一前述實施形式的諧振器電路的第九實施形式中，所述次級電路的所述次級電容器包括一對差分電容器。因此，避免對所述次級電路的地電位的參考。差分電容器可實現(xiàn)為多個開關(guān)電容器，其中所述多個開關(guān)電容器可并聯(lián)布置。所述對差分電容器可為一對平衡電容器。

在根據(jù)第一方面本身或第一方面的任一前述實施形式的諧振器電路的第十實施形式中，所述初級電容器和/或所述次級電容器包括可變電容器，具體來說是，數(shù)字可調(diào)電容器。因此，可高效地實現(xiàn)差模諧振頻率和/或共模諧振頻率的變化。

在根據(jù)第一方面本身或第一方面的任一前述實施形式的諧振器電路的第十一實施形式中，所述初級電容器并聯(lián)連接到所述初級繞組，且/或所述次級電容器并聯(lián)連接到所述次級繞組。因此，高效地實施所述諧振器電路。

根據(jù)第二方面，本發(fā)明涉及一種射頻振蕩器，所述射頻振蕩器包括：根據(jù)第一方面本身或第一方面的任何實施形式的諧振器電路，以及激勵電路，用于在差模中激勵所述諧振器電路的初級電路。因此，提供一種高效射頻振蕩器。

所述射頻振蕩器可展現(xiàn)改進的頻率穩(wěn)定性和相位噪聲性能，例如近載波相位噪聲性能。具體來說，可有效地緩解由于Groszkowski效應(yīng)而產(chǎn)生的閃爍噪聲上變頻。所述方法可有效地減少1/f相位噪聲上變頻且因而可改進1/f³相位噪聲特性。可不改變1/f²相位噪聲特性。

射頻振蕩器的另外特征可以直接由根據(jù)第一方面本身或第一方面的任何實施形式的諧振器電路的功能性產(chǎn)生。

在根據(jù)第二方面本身的射頻振蕩器的第一實施形式中，所述激勵電路包括至少一個晶體管，具體來說是，至少一個場效應(yīng)晶體管，以用于激勵所述諧振器電路的所述初級電路。因此，使用有源設(shè)備來激勵所述諧振器電路的初級電路。為實現(xiàn)交叉耦合的振蕩器結(jié)構(gòu)，可使用至少兩個晶體管。所述晶體管可為金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor，MOSFET)。

在根據(jù)第二方面本身或第二方面的任一前述實施形式的射頻振蕩器的第二實施形式中，所述射頻振蕩器是F類振蕩器。因此，應(yīng)用高效振蕩器結(jié)構(gòu)。

在F類振蕩器內(nèi)，可激勵第一諧波和第三諧波以便獲得偽方波振蕩波形。在F類振蕩器內(nèi)，可歸因于另一差模諧振頻率而不對第三諧波進行濾波。振蕩信號可具有偽方波振蕩波形。

根據(jù)第三方面，本發(fā)明涉及一種用于激勵諧振器電路的方法，所述諧振器電路包括變壓器，所述變壓器包括初級繞組和次級繞組，其中所述初級繞組以電感方式與所述次級繞組耦合，初級電容器連接到所述初級繞組，所述初級電容器和所述初級繞組形成初級電路，且次級電容器連接到所述次級繞組，所述次級電容器和所述次級繞組形成次級電路，其中所述諧振器電路具有在所述初級電路在共模中受激勵時的共模諧振頻率，其中所述諧振器電路具有在所述初級電路在差模中受激勵時的差模諧振頻率，且其中所述共模諧振頻率不同于所述差模諧振頻率，所述方法包括在所述差模中激勵所述諧振器電路的所述初級電路。因此，實現(xiàn)諧振器電路的高效激勵。

所述方法可由諧振器電路和/或射頻振蕩器執(zhí)行。所述方法的另外特征直接由諧振器電路和/或射頻振蕩器的功能性產(chǎn)生。

本發(fā)明可以使用硬件和/或軟件實施。

附圖說明

將關(guān)于以下附圖來描述本發(fā)明的實施例，在附圖中：

圖1示出根據(jù)實施例的諧振器電路的圖；

圖2示出根據(jù)實施例的射頻振蕩器的圖；

圖3示出諧振器電路的輸入阻抗響應(yīng)和等效電路；

圖4示出根據(jù)實施例的諧振器電路的輸入阻抗響應(yīng)和等效電路；

圖5示出根據(jù)實施例的包括初級繞組和次級繞組的變壓器；

圖6示出根據(jù)實施例的諧振器電路和輸入阻抗響應(yīng)；

圖7示出根據(jù)實施例的射頻振蕩器的圖；

圖8示出根據(jù)實施例的單端電容器的圖；

圖9示出根據(jù)實施例的差分電容器的圖；

圖10示出根據(jù)實施例的射頻振蕩器的尾電阻器的圖；以及

圖11示出根據(jù)實施例的射頻振蕩器的相位噪聲功率譜密度。

具體實施方式

圖1示出根據(jù)實施例的諧振器電路100的圖。諧振器電路100包括變壓器101，所述變壓器包括初級繞組103和次級繞組105，其中初級繞組103以電感方式與次級繞組105耦合，初級電容器107連接到初級繞組103，初級電容器107和初級繞組103形成初級電路，且次級電容器109連接到次級繞組105，次級電容器109和次級繞組105形成次級電路，其中諧振器電路100具有在初級電路在共模中受激勵時的共模諧振頻率，其中諧振器電路100具有在初級電路在差模中受激勵時的差模諧振頻率，且其中所述共模諧振頻率不同于所述差模諧振頻率。在實施例中，共模諧振頻率是差模諧振頻率的兩倍。

諧振器電路100可為槽電路。諧振器電路100可用作射頻振蕩器內(nèi)的頻率選擇性元件。當(dāng)在差模中和在共模中受激勵時諧振器電路100可為諧振的。

初級繞組103和次級繞組105可被布置成當(dāng)初級電路在差模中受激勵時提供強電感耦合且當(dāng)初級電路在共模中受激勵時提供弱電感耦合。

差模中的諧振頻率，即差模諧振頻率，可取決于初級繞組103的電感、初級電容器107的電容、次級繞組105的電感，以及次級電容器109的電容。共模中的諧振頻率，即共模諧振頻率，可取決于初級繞組103的電感以及初級電容器107的電容。共模中的諧振頻率，即共模諧振頻率，可與次級繞組105的電感以及次級電容器109的電容無關(guān)。

所述圖說明諧振器電路100的總體結(jié)構(gòu)，其中初級電容器107可包括一對單端電容器，且其中次級電容器109可包括一對差分電容器。

圖2示出根據(jù)實施例的射頻振蕩器200的圖。射頻振蕩器200包括諧振器電路100，以及激勵電路201。諧振器電路100包括變壓器101，所述變壓器包括初級繞組103和次級繞組105，其中初級繞組103以電感方式與次級繞組105耦合，初級電容器107連接到初級繞組103，初級電容器107和初級繞組103形成初級電路，且次級電容器109連接到次級繞組105，次級電容器109和次級繞組105形成次級電路，其中諧振器電路100具有在初級電路在共模中受激勵時的共模諧振頻率，其中諧振器電路100具有在初級電路在差模中受激勵時的差模諧振頻率，且其中所述共模諧振頻率不同于所述差模諧振頻率。激勵電路201用于在差模中激勵諧振器電路100的初級電路。激勵電路201可示范性地包括激勵元件，例如反饋放大器，以提供跨導(dǎo)Gm。

在實施例中，激勵電路201包括至少一個晶體管，具體來說是，至少一個場效應(yīng)晶體管，以用于激勵諧振器電路100的初級電路。為實現(xiàn)交叉耦合的振蕩器結(jié)構(gòu)，可使用至少兩個晶體管。

在下文中，描述諧振器電路100和射頻振蕩器200的另外實施形式和實施例。

例如1/f噪聲的閃爍噪聲的上變頻可使例如互補金屬-氧化物半導(dǎo)體(complementary metal-oxide semiconductor，CMOS)射頻(radio frequency，RF)振蕩器的射頻振蕩器的近載波頻譜降級。所得的1/f³相位噪聲(PN)可另外為具有例如小于1MHz的環(huán)路帶寬的鎖相環(huán)(PLL)內(nèi)的問題，所述問題實際上涉及大部分蜂窩電話。納米級CMOS中的主要閃爍噪聲上變頻機制是Groszkowski效應(yīng)。

在例如激勵電路的晶體管等的有源設(shè)備的電流中存在諧波可由于擾動諧振器電路中的無功電能而引起諧振器電路的諧振頻率的頻移。例如由于閃爍噪聲而引起的較高電流諧波與基波電流諧波的比率的任何變化可調(diào)制頻移并且可本身展示為1/f³相位噪聲。本發(fā)明的實施例顯著地減少射頻振蕩器中由于Groszkowski效應(yīng)而引起的閃爍噪聲上變頻。諧振器電路100可應(yīng)用于射頻振蕩器200內(nèi)的閃爍噪聲上變頻降低，其中射頻振蕩器200可為F類振蕩器。

圖3示出諧振器電路的輸入阻抗響應(yīng)301和等效電路303。所述圖說明在較高諧波下無電阻陷獲的諧振器電路的電流諧波路徑和頻移。

例如激勵電路的晶體管等的有源設(shè)備的電流諧波的存在可引起如圖3中所描繪的諧振器電路的諧振頻率ω₀的頻移?；韭O電流I_H1可流入到具有電阻R_p的電阻器中，所述電阻可為諧振器電路的等效并聯(lián)電阻，而電阻器的第二諧波I_H2和第三諧波I_H3可歸因于所述電阻器的較低阻抗而主要采用電容路徑。因此，可擾動存儲于例如具有電感L_p以及電容C_c和C_d的電感器和電容器中的無功電能，從而使諧振頻率ω₀和/或振蕩頻率向下偏移Δω以便符合諧振條件。此偏移可為靜態(tài)的，但例如由于閃爍噪聲引起的電流I_H2(或I_H3)與I_H1的比率的任何變化可調(diào)制Δω且可本身展示為1/f³相位噪聲。

圖4示出根據(jù)實施例的諧振器電路100的輸入阻抗響應(yīng)401和等效電路403。所述圖說明在較高諧波下具有電阻陷獲的諧振器電路100的電流諧波路徑和頻移。

假設(shè)諧振器電路100的輸入阻抗Z_in具有在基本諧振頻率ω₀的強諧波下的另外峰值。如圖4中所描繪，這些諧波接著將主要流入到相對等效的電阻Z_in中，而非所述諧振器電路的電容部分中。因此，可顯著地減少閃爍噪聲上變頻上的Groszewski效應(yīng)。另一方面，激勵電路的例如核心晶體管等的晶體管的閃爍噪聲可調(diào)制射頻振蕩器的虛擬接地的第二諧波。此調(diào)制可產(chǎn)生寄生柵極-源極電容器C_gs中的第二諧波電流且可注入到諧振器電路100中。因此，電流I_H2可為頻移的主要促成因素。

換句話說，具體來說，在無尾晶體管的情況下，射頻振蕩器中的1/f噪聲上變頻的主要來源是諧振器電路的電流諧波流入到諧振器電路的電容部分中，如圖3中所展示。在圖4中說明用于降低1/f噪聲上變頻的方法。對于較高諧波下的諧振頻率，電流可流入到諧振器電路的等效電阻中，且可減少1/f噪聲上變頻。通常在圖1中示出諧振器電路100。

本發(fā)明的實施例應(yīng)用基于變壓器的諧振器電路拓?fù)洌鐾負(fù)溆行У卦陔娮璨糠种邢莴@電流I_H2，而不會帶來半導(dǎo)體襯底上的額外裸片面積的成本。諧振器電路100可從電感器和變壓器在差模(differential mode，DM)和共模(common mode，CM)激勵中的不同行為中獲得此特性?；谧儔浩鞯闹C振器電路100可并入到例如F類振蕩器的射頻振蕩器200中，以便利用其在20dB/dec區(qū)域中的低相位噪聲并且改進30dB/dec區(qū)域中的相位噪聲。

諧振器電路100可基于變壓器101，例如1:2匝比變壓器。差模諧振頻率和共模諧振頻率可例如由于在差模中和在共模中的不同耦合因數(shù)而在變壓器101內(nèi)不同。避免應(yīng)用開關(guān)。通過共模諧振實現(xiàn)電阻陷獲。

激勵共模諧振的共模信號可為諧振器電路100內(nèi)的電流的第二諧波分量。如圖3和圖4中所說明，I_H2分量可具有相對于基波電流的π/2相移，所述相移可使所述分量成為共模信號。

如果準(zhǔn)確地設(shè)計初級繞組和/或次級繞組的空間且準(zhǔn)確地選擇比率C_s/C_p，那么共模諧振頻率可為差模諧振頻率的兩倍。接著，共模第二諧波電流分量可流入到諧振峰值的等效電阻中且可不流過電容部分。此方法緩解電容部分中的無功電能的干擾并減少1/f噪聲上變頻。

圖5示出根據(jù)實施例的包括初級繞組103和次級繞組105的變壓器101。所述圖說明當(dāng)變壓器101在差模(differential mode，DM)中和在共模(common mode，CM)中受激勵時初級繞組103和次級繞組105內(nèi)的電流。變壓器101可為F_2,3變壓器。

變壓器101的初級繞組103和變壓器101的次級繞組105是平面的且布置在同一平面上。變壓器101的次級繞組105包括布置在不同平面的橋接部分。

變壓器101的初級繞組103和變壓器101的次級繞組105連接到電源電壓或AC地電位。所述連接通過初級繞組103和次級繞組105的對稱中心分接實現(xiàn)。

具有1:2匝比的變壓器101可在所述變壓器的初級繞組103處受差模和共模輸入信號激勵。在差模激勵中，次級繞組105處的感應(yīng)電流可沿相同方向循環(huán)，從而導(dǎo)致強耦合系數(shù)k_m。另一方面，在共模激勵中，感應(yīng)電流可彼此抵消，從而導(dǎo)致弱耦合系數(shù)k_m。

初級繞組103的電感可被稱為L_p，次級繞組105的電感可被稱為L_s，初級電容器107的電容可被稱為C_p，且次級電容器109的電容可被稱為C_s。根據(jù)此定義，初級繞組103、次級繞組105、初級電容器107以及次級電容器109被視為個別集中組件。

替代地，初級繞組103的電感可被稱為2L_p，次級繞組105的電感可被稱為2L_s，初級電容器107的電容可被稱為0.5C_p，且次級電容器109的電容可被稱為0.5C_s。根據(jù)此定義，初級繞組103和次級繞組105各自由一對串聯(lián)連接的電感器形成，其中每一電感器的電感分別被稱為L_p或L_s。此外，初級電容器107和次級電容器109各自由一對串聯(lián)連接的電容器形成，其中每一電容器的電容分別被稱為C_p或C_s。

可根據(jù)以下等式確定差模諧振頻率：

其中ω_0,DM指示差模諧振頻率，L_pd指示與差模中的初級繞組103相關(guān)聯(lián)的電感，C_p指示與初級電容器107相關(guān)聯(lián)的電容，L_s指示與次級繞組105相關(guān)聯(lián)的電感，且C_s指示與次級電容器109相關(guān)聯(lián)的電容。

可根據(jù)以下等式確定共模諧振頻率：

其中ω_CM指示共模諧振頻率，L_pc指示與共模中的初級繞組103相關(guān)聯(lián)的電感，且C_p指示與初級電容器107相關(guān)聯(lián)的電容。

L_pd可指初級繞組103在差模中的電感的一半，例如初級繞組103的中心抽頭與輸入端中的一個之間的電感，從而產(chǎn)生2L_p的總差分初級電容。這歸因于以下考量：在差分激勵中可能無法看到電感L_T，但電感L_T可影響共模激勵中的電感。共模激勵中的總電感可等于2L_pd+2L_T，或如在等式中所使用的L_pc＝L_pd+L_T。

在實施例中，與差模中的初級繞組103相關(guān)聯(lián)的電感和與共模中的初級繞組103相關(guān)聯(lián)的電感被認(rèn)為是相等的。

圖6示出根據(jù)實施例的諧振器電路100和輸入阻抗響應(yīng)609。諧振器電路100包括變壓器101，所述變壓器包括初級繞組103和次級繞組105，其中初級繞組103以電感方式與次級繞組105耦合，初級電容器107連接到初級繞組103，初級電容器107和初級繞組103形成初級電路，且次級電容器109連接到次級繞組105，次級電容器109和次級繞組105形成次級電路，其中諧振器電路100具有在初級電路在共模中受激勵時的共模諧振頻率，其中諧振器電路100具有在初級電路在差模中受激勵時的差模諧振頻率，且其中所述共模諧振頻率不同于所述差模諧振頻率。圖6示出諧振器電路100的可能實現(xiàn)方案。

初級電路的初級電容器107包括一對單端電容器601、603。次級電路的次級電容器109包括一對差分電容器605、607。初級電容器107和次級電容器109是可變電容器，具體來說是，數(shù)字可調(diào)電容器。具體來說，所述對單端電容器601、603和所述對差分電容器605、607是可變電容器，具體來說是，數(shù)字可調(diào)電容器。差模諧振頻率和/或共模諧振頻率分別如所說明通過輸入阻抗響應(yīng)609在最小頻率f_min與最大頻率f_max之間可調(diào)。諧振器電路100的輸入阻抗表示為Z_in。

諧振器電路100可使用變壓器101、初級電路內(nèi)的所述對單端電容器601、603以及次級電路內(nèi)的所述對差分電容器605、607。諧振器電路100可為F_2,3諧振器電路。變壓器101可為F_2,3變壓器。諧振器電路100可具有兩個差模諧振頻率和一個共模諧振頻率。

對于F₃類操作，ω_1,DM＝3ω_0,DM且對于第二諧波和第三諧波下的電阻陷獲，ω_CM＝2ω_0,DM且ω_1,DM＝3ω_0,DM。這可引起L_sC_s＝3L_pC_p且k_m＝0.72，其中k_m表示初級繞組103與次級繞組105之間的耦合因數(shù)。

當(dāng)實施諧振器電路100時，歸因于例如將初級繞組103的中心抽頭連接到恒定電源電壓的金屬軌道電感L_T，與共模中的初級繞組103相關(guān)聯(lián)的電感L_pc可大于與差模中的初級繞組103相關(guān)聯(lián)的電感L_pd，即L_pc>L_pd。因此，可使用較低耦合因數(shù)k_m以便符合諧振器電路100的F₂和F₃操作條件。初級電路內(nèi)的單端電容器601、603和/或次級電路內(nèi)的差分電容器605、607的精心設(shè)計可在整個調(diào)諧范圍(tuning range，TR)內(nèi)保持ω_CM/ω_0,DM≈2且ω_1,DM/ω_0,DM≈3，所述電容器可為可變電容器。

在實施例中，根據(jù)以下等式確定與共模中的初級繞組103相關(guān)聯(lián)的電感L_pc：

L_pc＝L_pd+L_T

其中L_pc表示與共模中的初級繞組103相關(guān)聯(lián)的電感，L_pd表示與差模中的初級繞組103相關(guān)聯(lián)的電感，且L_T表示金屬軌道電感。

圖7示出根據(jù)實施例的射頻振蕩器200的圖。射頻振蕩器200包括諧振器電路100以及激勵電路201。諧振器電路100形成如結(jié)合圖6所描述的諧振器電路100的實施方案。激勵電路201包括晶體管701、晶體管703、尾電阻器705，以及尾電容器707。射頻振蕩器200是F類振蕩器。

通過設(shè)計ω_1,DM＝3_ω0,DM并避免對諧振器電路中的電流I_H3進行濾波，F(xiàn)₃類振蕩器可具有偽方波振蕩波形。偽方波振蕩波形的特定脈沖敏感函數(shù)(impulse sensitivity function，ISF)可引起改進的相位噪聲性能。在此振蕩器中，電流I_H2可與電流I_H3一樣高。在F_2,3類振蕩器中，F(xiàn)₃類諧振器電路由F_2,3類諧振器電路替代?？杀Ａ鬎類振蕩器的偽方波振蕩波形，其中可將1/f³相位噪聲轉(zhuǎn)角頻率例如從300kHz減少到700kHz至小于30kHz。本發(fā)明的實施例使用F_2,3諧振器電路以及1:2匝比變壓器在差模和共模激勵中的不同特性，以便提供第二諧波2ω₀下的電阻陷獲，從而引起射頻振蕩器中的閃爍噪聲上變頻的降低。

圖8示出根據(jù)實施例的單端電容器601、603的圖。單端電容器601、603包括電容器801、電容器803、晶體管805、晶體管807、電阻器809、電阻器811、逆變器813以及逆變器815。單端電容器601、603布置于初級電路內(nèi)。

通過應(yīng)用數(shù)字切換信號b_i，晶體管805和晶體管807可在導(dǎo)電狀態(tài)與非導(dǎo)電狀態(tài)之間切換。因此，可用數(shù)字方式調(diào)諧單端電容器601、603的電容。可并聯(lián)連接多個單端電容器601、603。

圖9示出根據(jù)實施例的差分電容器605、607的圖。差分電容器605、607包括電容器901、電容器903、晶體管905、電阻器907、電阻器909、逆變器911以及逆變器913。差分電容器605、607布置于次級電路內(nèi)。

通過應(yīng)用數(shù)字切換信號b_i，晶體管905可在導(dǎo)電狀態(tài)與非導(dǎo)電狀態(tài)之間切換。因此，可用數(shù)字方式調(diào)諧差分電容器605、607的電容?？刹⒙?lián)連接多個差分電容器605、607。

圖10示出根據(jù)實施例的射頻振蕩器200的尾電阻器705的圖。尾電阻器705包括晶體管1001以及電阻器1003。尾電阻器705可用于射頻振蕩器200內(nèi)的電流控制。

通過應(yīng)用數(shù)字切換信號b_i，晶體管1001可在導(dǎo)電狀態(tài)與非導(dǎo)電狀態(tài)之間切換。因此，可控制射頻振蕩器200內(nèi)的電流。可并聯(lián)和/或串聯(lián)連接多個尾電阻器705。

圖11示出根據(jù)實施例的射頻振蕩器200的相位噪聲功率譜密度1101。所述圖描繪在以Hz為單位的載波頻率偏移上的以dBc/Hz為單位的相位噪聲功率譜密度。射頻振蕩器200是F_2,3類振蕩器。

所述圖涉及最小頻率5.4GHz和最大頻率7GHz。在所述圖中另外描繪1/f³相位噪聲拐角。