【摘要】：隨著最近幾年國家對自主知識產權的支持力度的加強,給電子通信行業(yè)帶來了活力,同時也帶動了集成電路設計行業(yè)的發(fā)展。頻率綜合器作為射頻收發(fā)機芯片設計中的核心電路,電子通信行業(yè)的發(fā)展給頻率綜合器的發(fā)展提供了一個良好的發(fā)展契機,使頻率綜合器的高頻,低功耗,低相位噪聲等方向成為人們研究的重點方向,也作為產品性能的技術核心,成為產品的核心競爭力。鎖相環(huán)頻率綜合器運用環(huán)路的反饋原理輸出的不同頻率的信號,來供給芯片的其他模塊例如混頻器,以及數(shù)字電路的時鐘。本設計主要目標是實現(xiàn)一款能輸出1.8 GHz頻率且相位噪聲低的應用于無線通信射頻收發(fā)機中的頻率綜合器。本文中所設計的鎖相環(huán)主要應用在射頻收發(fā)機中,根據(jù)指標完成相位噪聲的產生和影響的分析,設計出一種相位噪聲比較低的鎖相環(huán)系統(tǒng)。本文通過闡述鎖相環(huán)在射頻收發(fā)機中的發(fā)揮的具體作用來介紹鎖相環(huán)的具體電路結構和鎖相的實際工作模式,再分別介紹頻率綜合器系統(tǒng)中的鑒頻鑒相器,電荷泵,環(huán)路濾波器,壓控振蕩器,分頻器,自動頻率控制等各組成部分的具體電路結構,仿真方法和工作方式。最后重點在于頻率綜合器系統(tǒng)的相位噪聲產生的幾個模型的研究,以及各個子電路的相位噪聲產生和傳導機理,為實現(xiàn)低相噪的鎖相環(huán)系統(tǒng)建立一種環(huán)路能抑制相位噪聲的電路結構。論文主要重心在于研究各個電路子模塊對相噪的影響,首先,振蕩器在環(huán)路中的噪聲主要在于尾電流源和差分對管的1/f噪聲,通過分析利用獨特的偏置電路,在減少了尾電流源的1/f噪聲的同時也抑制了差分對管的1/f噪聲。其次,CP電路的非理想因素對環(huán)路的影響,提出低電壓失配高線性度死區(qū)范圍小的CP電路。對于控制電路利用ΣΔ的數(shù)字控制調制實現(xiàn)不同位寬對相噪的影響,DSM數(shù)字控制調制技術將噪聲從中心頻率左右搬移到高頻。之后通過LPF的濾波作用,使得噪聲對產生的控制電壓近似無影響。同時頻率自動控制實現(xiàn)環(huán)路控制校正壓控振蕩器的增益,得到近乎恒定的增益來抑制環(huán)路傳遞相位噪聲。通過理論的分析結合實際的芯片工程技術,能在SMIC工藝線上0.18μm CMOS實現(xiàn)的應用于射頻收發(fā)機系統(tǒng)中的鎖相環(huán)子系統(tǒng)。輸出頻率在1.8GHz,中心頻率頻偏100kHz和1MHz處的相噪為-99.29dBc/Hz和-122.50dBc/Hz。
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN74;TN859

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