發(fā)布時間：2017-09-17 21:01

  本文關(guān)鍵詞：鎖相環(huán)頻率合成器系統(tǒng)級設(shè)計研究

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【摘要】：頻率合成器是電子通信系統(tǒng)中非常核心的模塊之一,是時鐘信號和本地震蕩信號的重要產(chǎn)生方式。在當(dāng)前的頻率合成器實現(xiàn)形式中,鎖相環(huán)頻率合成器是主流的實現(xiàn)形式和研究重點,也是模擬電路系統(tǒng)中一個重要的研究方向。目前,主流的鎖相環(huán)頻率合成器系統(tǒng)架構(gòu)是電荷泵鎖相環(huán),結(jié)構(gòu)包含數(shù)字模塊電路和模擬模塊電路,是一個數(shù)模混合的負(fù)反饋系統(tǒng)。對于這樣一個復(fù)雜的控制系統(tǒng),系統(tǒng)級架構(gòu)的確定是做好一個鎖相環(huán)頻率合成器的先決條件,系統(tǒng)級參數(shù)的設(shè)定和選取是實現(xiàn)頻率合成器性能的關(guān)鍵所在。本文首先分析鎖相環(huán)的信號傳輸理論,在理論研究和分析的基礎(chǔ)之上研究鎖相環(huán)的系統(tǒng)級建模,包括系統(tǒng)行為級建模和功能模塊級建模,主要基于MATLAB和Simulink仿真工具。在此基礎(chǔ)上,研究鎖相環(huán)的噪聲仿真、建模與優(yōu)化。在系統(tǒng)宏觀參數(shù)的研究基礎(chǔ)上,探索鎖相環(huán)具體模塊電路的設(shè)計,以使其滿足系統(tǒng)的需要和實現(xiàn)設(shè)計的最優(yōu)化。在以上研究和分析的理論基礎(chǔ)上,設(shè)計了一個400 MHz~450 MHz的電荷泵鎖鎖相環(huán)頻率合成器。基于論文所述的系統(tǒng)級設(shè)計方法,首先根據(jù)鎖相環(huán)系統(tǒng)指標(biāo),計算和規(guī)劃出各模塊具體指標(biāo)和要求,基于180 nm CMOS RF工藝,在Cadence Spectre設(shè)計平臺上完成鎖相環(huán)電路的設(shè)計與仿真。然后,在原理圖仿真設(shè)計完成后,利用Cadence Virtuoso平臺上實現(xiàn)版圖設(shè)計,在180 nm RF工藝上加工制作。芯片制作以及封裝完成之后,設(shè)計PCB板級芯片測試電路,完成對芯片的測試。芯片參數(shù)如下,工作電壓1.8 V,功耗15 mW,輸出頻率范圍400 MHz~450 MHz,信道寬度15 MHz,帶寬為200 KHz,鎖定時間小于20μs,在1 MHz處相位噪聲為-118 dBc/Hz@1 MHz,芯片面積為1620μm×1350μm。
【關(guān)鍵詞】：鎖相環(huán)頻率合成器 電荷泵鎖相環(huán) MATLAB Simulink 鎖相環(huán)噪聲
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN74
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 緒論9-14
• 1.1 研究背景和意義9-11
• 1.2 鎖相環(huán)的歷史和現(xiàn)狀11-12
• 1.3 鎖相環(huán)研究的發(fā)展態(tài)勢12
• 1.4 本文研究的主要內(nèi)容12-13
• 1.5 本文章節(jié)安排13-14
• 第二章 鎖相環(huán)系統(tǒng)的原理概述14-33
• 2.1 鎖相環(huán)的基本認(rèn)識和理解14-16
• 2.2 鎖相環(huán)系統(tǒng)線性模型16-19
• 2.3 電荷泵鎖相環(huán)及頻率合成器19-22
• 2.4 電荷泵鎖相環(huán)系統(tǒng)傳輸函數(shù)22-31
• 2.4.1 鑒頻鑒相器和電荷泵22-25
• 2.4.2 環(huán)路濾波器25-30
• 2.4.3 壓控振蕩器30-31
• 2.4.4 分頻器31
• 2.5 本章小結(jié)31-33
• 第三章 鎖相環(huán)的系統(tǒng)建模與仿真33-49
• 3.1 鎖相環(huán)頻率合成器指標(biāo)要求33-36
• 3.1.1 工作頻率范圍33-34
• 3.1.2 輸出頻率范圍34
• 3.1.3 頻率分辨率34-35
• 3.1.4 頻譜純度35
• 3.1.5 鎖定時間35-36
• 3.2 鎖相環(huán)的系統(tǒng)級設(shè)計流程36-40
• 3.3 系統(tǒng)建模與仿真40-48
• 3.3.1 系統(tǒng)行為級線性模型仿真40-43
• 3.3.2 系統(tǒng)級模塊化電路仿真43-46
• 3.3.3 其他形式建模與仿真46-48
• 3.4 本章小結(jié)48-49
• 第四章 鎖相環(huán)相位噪聲的建模和仿真49-60
• 4.1 相位噪聲的含義49-51
• 4.2 相位噪聲的傳輸特性分析51-52
• 4.3 各模塊相位噪聲的仿真52-58
• 4.4 整體環(huán)路噪聲的仿真58-59
• 4.5 本章小結(jié)59-60
• 第五章 電荷泵鎖相環(huán)具體電路模塊分析60-76
• 5.1 鑒相鑒頻器60-62
• 5.2 電荷泵62-66
• 5.3 低通濾波器66-67
• 5.4 壓控振蕩器67-73
• 5.5 分頻器73-75
• 5.6 本章小結(jié)75-76
• 第六章 鎖相環(huán)芯片設(shè)計與測試76-91
• 6.1 鎖相環(huán)電路設(shè)計76-86
• 6.1.1 鑒相鑒頻器電路78-79
• 6.1.2 電荷泵電路79-80
• 6.1.3 低通濾波器80
• 6.1.4 壓控振蕩器電路80-82
• 6.1.5 分頻器電路82-84
• 6.1.6 鎖相環(huán)整體電路84-86
• 6.2 鎖相環(huán)芯片測試86-90
• 6.2.1 PCB板制作86-88
• 6.2.2 芯片測試結(jié)果88-90
• 6.3 本章小結(jié)90-91
• 第七章 總結(jié)91-92
• 致謝92-93
• 參考文獻93-95
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果95-96

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