本文關鍵詞：UWB頻率綜合器關鍵模塊的研究與設計

  更多相關文章： 超寬帶(UWB) 頻率綜合器 可編程整數(shù)分頻器 壓控振蕩器(VCO)

【摘要】：近年來,在高速無線通信領域,UWB (Ultra-wide Band)即超寬帶技術以其超高的傳輸速率吸引了學術界及工業(yè)界越來越廣泛的關注。目前超寬帶技術的標準有多種,基于MB-OFDM (Multi-band Orthogonal Frequency Division Multiplexing)即多頻帶頻分復用的標準在國際上獲得了更為廣泛的認可。在UWB通信系統(tǒng)中,用于產生各頻帶載波頻率的頻率綜合器仍然是整個射頻收發(fā)器系統(tǒng)中設計難度最大的模塊之一。本文首先介紹頻率綜合器的定義和幾種常見的頻率綜合器類型,分析各類頻率綜合器的特點,并在此基礎上給出頻率綜合器的一些應用。然后深入介紹電荷泵鎖相環(huán)頻率綜合器的構成及特點,研究并分析其每個子模塊電路。此外,還著重分析可編程整數(shù)分頻器和壓控振蕩器這兩個關鍵模塊,介紹這兩個模塊的電路原理、基本結構以及在實際應用中的一些優(yōu)化改進結構。在全面總結和比較各類模塊電路的特點后,本文采用TSMC 90nm CMOS工藝設計UWB頻率綜合器中的兩個關鍵模塊：可編程整數(shù)分頻器和壓控振蕩器。針對可編程整數(shù)分頻器,本文根據(jù)其設計指標給出了具體的電路結構、版圖設計和后仿真結果。測試結果表明所設計的可編程整數(shù)分頻器在1.2 V電源電壓下可以正常工作。其正常工作電流約為4.2 mA,在3.1～10.6 GHz頻率范圍內分頻功能正確,分頻后的輸出信號在10 kHz頻偏處的相位噪聲約為-118dBc/Hz,符合設計要求。對于壓控振蕩器,在分析其指標要求后,本文采用環(huán)形壓控振蕩器結構設計UWB振蕩器,并給出電路拓撲結構、延遲單元電路、版圖設計和后仿真結果。測試結果表明所設計的環(huán)形壓控振蕩器在1.2 V電源電壓下可以正常工作,控制電壓在0.1～0.8 V范圍內的線性度較好,在3.1～10.6 GHz的振蕩頻率范圍內相位噪聲(1 MHz頻偏處)低于-85dBc/Hz。此外,本文對可編程整數(shù)分頻器和壓控振蕩器的設計和測試工作進行系統(tǒng)的總結,通過設計指標和測試結果的對比,分析可能存在的問題,并給出相應的改進措施和后續(xù)研究方向。
【關鍵詞】：超寬帶(UWB) 頻率綜合器 可編程整數(shù)分頻器 壓控振蕩器(VCO)
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN74;TN925
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-12
• 1.1 研究背景8
• 1.2 研究現(xiàn)狀8-9
• 1.3 設計內容9-10
• 1.4 論文組織10-12
• 第2章 頻率綜合器概述12-20
• 2.1 頻率綜合器的定義12
• 2.2 頻率綜合器的分類12-18
• 2.2.1 直接模擬頻率綜合器12-13
• 2.2.2 直接數(shù)字頻率綜合器13
• 2.2.3 鎖相環(huán)頻率綜合器13-18
• 2.2.4 延遲鎖定環(huán)頻率綜合器18
• 2.3 頻率綜合器的應用18-20
• 第3章 分頻器和壓控振蕩器基本原理20-40
• 3.1 分頻器結構分析20-32
• 3.1.1 模擬分頻器20-23
• 3.1.2 數(shù)字分頻器23-28
• 3.1.3 模分頻器28-30
• 3.1.4 可編程分頻器30-32
• 3.1.5 分頻器總結32
• 3.2 壓控振蕩器結構分析32-40
• 3.2.1 電感電容振蕩器33-36
• 3.2.2 環(huán)形壓控振蕩器36-39
• 3.2.3 壓控振蕩器總結39-40
• 第4章 UWB可編程整數(shù)分頻器的設計與實現(xiàn)40-70
• 4.1 本章概要40
• 4.2 UWB可編程整數(shù)分頻器設計40-57
• 4.2.1 可編程整數(shù)分頻器結構40-41
• 4.2.2 前置8/9雙模分頻器設計41-44
• 4.2.3 可編程PS計數(shù)器設計44-49
• 4.2.4 可編程整數(shù)分頻器版圖及后仿真49-57
• 4.3 UWB可編程整數(shù)分頻器測試57-70
• 4.3.1 直流工作點和工作電流59
• 4.3.2 前置雙模分頻器測試結果59
• 4.3.3 可編程PS計數(shù)器測試結果59-60
• 4.3.4 可編程整數(shù)分頻器測試結果60-67
• 4.3.5 測試總結67-70
• 第5章 UWB壓控振蕩器的設計與實現(xiàn)70-84
• 5.1 本章概要70
• 5.2 UWB壓控振蕩器設計70-77
• 5.2.1 環(huán)形壓控振蕩器拓撲結構設計70-71
• 5.2.2 環(huán)形壓控振蕩器延遲單元設計71-73
• 5.2.3 環(huán)形壓控振蕩器版圖及后仿真73-77
• 5.3 UWB壓控振蕩器測試77-84
• 5.3.1 直流工作點和工作電流78
• 5.3.2 工作頻率測試結果78-79
• 5.3.3 壓控增益測試結果79-80
• 5.3.4 相位噪聲測試結果80-82
• 5.3.5 測試總結82-84
• 第6章 總結與展望84-86
• 6.1 工作總結84
• 6.2 工作展望84-86
• 參考文獻86-88
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文88-90
• 致謝90

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本文編號：884855