本文關(guān)鍵詞：高速PLL的研究與設(shè)計(jì)

  更多相關(guān)文章： 鎖相環(huán) Q波段 壓控振蕩器 阻抗變換

【摘要】：隨著無線通信技術(shù)的高速發(fā)展,通信系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速率的要求也越來越高。45GHz的Q波段由于其低損耗、低功耗、大吞吐量特性而相比其他波段更適合于中遠(yuǎn)距離的信號(hào)傳輸,因而成為近幾年高速傳輸領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。隨著IEEE 802.11.aj任務(wù)組工作的推進(jìn),關(guān)于45GHz頻段的特性研究、應(yīng)用測(cè)試及系統(tǒng)開發(fā)已日趨完善。高速系統(tǒng)的出現(xiàn)對(duì)高精度、高品質(zhì)的高速時(shí)鐘的要求已經(jīng)顯現(xiàn)。然而,當(dāng)前多數(shù)關(guān)于45GHz的文章主要集中在系統(tǒng)級(jí)的應(yīng)用,具體到CMOS級(jí)的電路研究尚少。研究與設(shè)計(jì)基于IEEE 802.11.aj協(xié)議,適用于45GHz Q波段信號(hào)傳輸?shù)母咚俑呔孺i相環(huán)對(duì)高速無線系統(tǒng)的發(fā)展有著重要意義。本文研究與設(shè)計(jì)的目標(biāo)是:基于標(biāo)準(zhǔn)SMIC 0.13μm MS/RF 1P8M CMOS工藝,設(shè)計(jì)一款適用于45GHz Q波段的高速全集成鎖相環(huán)。主要研究?jī)?nèi)容包括:鎖相環(huán)環(huán)路設(shè)計(jì)與性能指標(biāo)分析,鎖相環(huán)高頻模塊設(shè)計(jì)方法與實(shí)現(xiàn),鎖相環(huán)電路分解與模塊電路設(shè)計(jì),鎖相環(huán)版圖實(shí)現(xiàn)及后仿驗(yàn)證。在環(huán)路指標(biāo)確定與驗(yàn)證之后,本文對(duì)高速鎖相環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行模塊分解,分別進(jìn)行高速和中低速電路的研究與設(shè)計(jì)。其中,針對(duì)SMIC 0.13μm MS/RF 1P8M CMOS工藝存在的工藝頻率極限對(duì)本文鎖相環(huán)電路關(guān)鍵模塊設(shè)計(jì)帶來的挑戰(zhàn),本文通過改進(jìn)傳統(tǒng)LC-VCO的諧振腔結(jié)構(gòu),有效的將VCO諧振頻率提高了66%,保證了鎖相環(huán)輸出頻率的指標(biāo)要求。通過提取部分版圖信息進(jìn)行后仿,本文后仿條件下的鎖相環(huán)輸出中心頻率為45GHz時(shí),tt工藝角下的鎖定時(shí)間為5.2μs,1MHz處的相位噪聲為-88.21 dBc/Hz,功耗為35.7mW,FOM值為-230.3dB,面積為769×516μm2。tt工藝角下的鎖定頻率范圍為44.6~45.6GHz,對(duì)應(yīng)的VCO調(diào)諧頻率為43.05~46.29GHz。
【關(guān)鍵詞】：鎖相環(huán) Q波段 壓控振蕩器 阻抗變換
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN911.8;TN432
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-15
• 第一章 緒論15-20
• 1.1 課題研究背景15-16
• 1.2 課題研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3 本文的研究?jī)?nèi)容及論文結(jié)構(gòu)17-20
• 1.3.1 本文研究?jī)?nèi)容17-18
• 1.3.2 論文結(jié)構(gòu)18-20
• 第二章 鎖相環(huán)環(huán)路分析與設(shè)計(jì)20-35
• 2.1 鎖相環(huán)系統(tǒng)環(huán)路模型20-25
• 2.1.1 鑒頻鑒相器與電荷泵模塊模型20-21
• 2.1.2 環(huán)路濾波器模型21-22
• 2.1.3 壓控振蕩器模型22
• 2.1.4 分頻器模型22-23
• 2.1.5 鎖相環(huán)環(huán)路理論23-25
• 2.2 鎖相環(huán)環(huán)路設(shè)計(jì)與驗(yàn)證25-27
• 2.3 鎖相環(huán)相位噪聲27-31
• 2.3.1 鎖相環(huán)環(huán)路噪聲模型28-30
• 2.3.2 各模塊噪聲影響30-31
• 2.3.2.1 參考信號(hào)源噪聲30
• 2.3.2.2 鑒頻鑒相器和電荷泵噪聲30
• 2.3.2.3 環(huán)路濾波器噪聲30
• 2.3.2.4 分頻器噪聲30-31
• 2.3.2.5 壓控振蕩器噪聲31
• 2.4 鎖相環(huán)抖動(dòng)分析31-34
• 2.4.1 鎖相環(huán)系統(tǒng)中的抖動(dòng)31-33
• 2.4.2 抖動(dòng)分類33-34
• 2.4.3 鎖相環(huán)品質(zhì)因數(shù)34
• 2.5 本章小結(jié)34-35
• 第三章 高速模塊設(shè)計(jì)35-73
• 3.1 高頻互連線35-42
• 3.1.1 傳輸線理論35-37
• 3.1.2 阻抗圓圖37-38
• 3.1.3 微帶線及其模型38-40
• 3.1.4 本文互連線設(shè)計(jì)40-42
• 3.2 壓控振蕩器42-65
• 3.2.1 壓控振蕩器分類42-43
• 3.2.2 壓控振蕩器指標(biāo)分析43-46
• 3.2.3 壓控振蕩器系統(tǒng)分析46-48
• 3.2.4 壓控振蕩器振蕩原理48-49
• 3.2.5 本文壓控振蕩器設(shè)計(jì)49-65
• 3.2.5.1 振蕩器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析49-53
• 3.2.5.2 諧振腔設(shè)計(jì)分析53-59
• 3.2.5.3 交叉耦合對(duì)管設(shè)計(jì)分析59-61
• 3.2.5.4 尾管設(shè)計(jì)分析61-62
• 3.2.5.5 振蕩器仿真分析62-65
• 3.3 預(yù)分頻器65-69
• 3.3.1 分頻原理65
• 3.3.2 鎖定范圍65-66
• 3.3.3 ILFD分類66-67
• 3.3.4 ILFD設(shè)計(jì)與仿真67-69
• 3.4 高頻模塊協(xié)同仿真69-71
• 3.5 本章小結(jié)71-73
• 第四章 中低速模塊設(shè)計(jì)73-96
• 4.1 分頻器鏈73-81
• 4.1.1 密勒分頻器73-76
• 4.1.1.1 工作原理及其模型73-74
• 4.1.1.2 密勒分頻器類型74-75
• 4.1.1.3 密勒分頻器設(shè)計(jì)仿真75-76
• 4.1.2 Class-AB靜態(tài)分頻器76-78
• 4.1.3 標(biāo)準(zhǔn)靜態(tài)分頻器78-80
• 4.1.4 TSPC低速分頻器80-81
• 4.2 鑒頻鑒相器81-86
• 4.2.1 PFD分類81-82
• 4.2.2 PFD工作原理82-83
• 4.2.3 PFD鑒相死區(qū)83-84
• 4.2.4 PFD設(shè)計(jì)與仿真84-86
• 4.3 電荷泵86-92
• 4.3.1 電荷泵工作原理86-87
• 4.3.2 電荷泵非理想效應(yīng)87-89
• 4.3.3 電路結(jié)構(gòu)89-90
• 4.3.4 電荷泵設(shè)計(jì)與仿真90-92
• 4.4 環(huán)路濾波器92-93
• 4.5 鎖相環(huán)環(huán)路仿真93-95
• 4.6 本章小結(jié)95-96
• 第五章 版圖設(shè)計(jì)與后仿驗(yàn)證96-103
• 5.1 版圖設(shè)計(jì)方法96-97
• 5.1.1 匹配與寄生96-97
• 5.1.2 版圖噪聲97
• 5.2 鎖相環(huán)版圖設(shè)計(jì)97-99
• 5.3 鎖相環(huán)后仿結(jié)果99-102
• 5.3.1 環(huán)路指標(biāo)驗(yàn)證99-100
• 5.3.2 輸出指標(biāo)驗(yàn)證100-102
• 5.4 本章小結(jié)102-103
• 第六章 總結(jié)與展望103-105
• 6.1 結(jié)論103-104
• 6.2 存在的不足與展望104-105
• 致謝105-106
• 參考文獻(xiàn)106-112
• 攻碩期間取得的研究成果112-113

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 ;介紹一個(gè)取樣鎖相裝置[J];電訊技術(shù);1976年06期

2 JamesHarrer,冰;設(shè)計(jì)便攜通信用鎖相環(huán)[J];電子產(chǎn)品世界;1996年12期

3 朱思良;汪東旭;;快速鎖定技術(shù)在鎖相環(huán)中應(yīng)用[J];電子測(cè)量技術(shù);2004年03期

4 張政偉;李宏;;基于鎖相環(huán)混沌同步[J];電子測(cè)量技術(shù);2004年05期

5 屈強(qiáng);劉東華;楊君;杜汪洋;;軟件鎖相環(huán)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J];遙測(cè)遙控;2007年01期

6 鄭世林;;鎖相環(huán)自鎖定技術(shù)的研究及應(yīng)用[J];電子測(cè)量技術(shù);2007年01期

7 田文博;張晰泊;王彬;高清運(yùn);;鎖相環(huán)時(shí)域抖動(dòng)的分析與仿真[J];南開大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2007年02期

8 王萍;郭翠雙;;基于優(yōu)化設(shè)計(jì)的新型鎖相環(huán)及其虛擬實(shí)現(xiàn)[J];實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理;2008年04期

9 胡為兵;熊杰;;一種新穎的鎖相環(huán)的研究[J];電氣技術(shù);2008年01期

10 龔宇雷;王輝;李慶民;;鎖相環(huán)動(dòng)態(tài)頻相跟蹤特性分析[J];山東大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版);2008年04期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 馮長(zhǎng)江;陳月魁;;判定鎖相環(huán)鎖定的幾種常用方法[A];2007年全國(guó)高等學(xué)校電子技術(shù)研究會(huì)論文集[C];2007年

2 張杰;王兆瑞;;利用鎖相環(huán)時(shí)鐘生成器實(shí)現(xiàn)整數(shù)分頻本振源設(shè)計(jì)[A];第二屆中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航學(xué)術(shù)年會(huì)電子文集[C];2011年

3 陳桂森;;寬溫X頻段取樣鎖相源[A];2001年全國(guó)微波毫米波會(huì)議論文集[C];2001年

4 孫應(yīng)生;秦開宇;高陽(yáng);;∑-△數(shù)字調(diào)制技術(shù)在鎖相環(huán)中的應(yīng)用[A];2006中國(guó)西部青年通信學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2006年

5 張煦;周小鈴;王亞飛;李輝;;電網(wǎng)電壓非理想工況下的軟件鎖相環(huán)比較與研究[A];重慶市電機(jī)工程學(xué)會(huì)2010年學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2010年

6 張蓉竹;;光學(xué)鎖相環(huán)在陣列激光鎖相中的應(yīng)用研究[A];中國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)2006年學(xué)術(shù)大會(huì)論文摘要集[C];2006年

7 王雄;王小林;周樸;粟榮濤;李新陽(yáng);耿超;譚毅;許曉軍;舒柏宏;;相干合成中傾斜和鎖相同時(shí)控制的實(shí)驗(yàn)研究[A];第十屆全國(guó)光電技術(shù)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2012年

8 李進(jìn)兵;榮雅君;董杰;安剛虎;;基于DSP的軟件鎖相環(huán)的設(shè)計(jì)[A];2006中國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì)電力電子學(xué)會(huì)第十屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集[C];2006年

9 高矛;曹曉春;;一種跟蹤二輸入信號(hào)的相位差中值的鎖相環(huán)[A];1991年全國(guó)微波會(huì)議論文集（卷Ⅱ）[C];1991年

10 王玉田;耿麗琨;;鎖相環(huán)在熒光測(cè)溫系統(tǒng)中的應(yīng)用[A];第四屆中國(guó)測(cè)試學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2006年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 重慶 唐奐知;用單片機(jī)控制的鎖相環(huán)調(diào)頻收音頭[N];電子報(bào);2008年

2 湖南 唐亞軍;自制數(shù)碼鎖相調(diào)頻立體聲小功率發(fā)射機(jī)[N];電子報(bào);2003年

3 蘇州 劉興逵;一款符合工業(yè)遙控國(guó)標(biāo)的鎖相環(huán)（PLL）二次變頻無線收發(fā)頭[N];電子報(bào);2002年

4 湖南 唐亞軍;數(shù)碼鎖相環(huán)調(diào)頻立體聲發(fā)射模塊F7及應(yīng)用[N];電子報(bào);2003年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 高宗智;硅基毫米波無源器件建模及鎖相環(huán)設(shè)計(jì)[D];電子科技大學(xué);2016年

2 冀翔;環(huán)形復(fù)合腔被動(dòng)鎖相脈沖光纖激光相干合成技術(shù)研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2014年

3 尹海豐;寬頻率范圍低抖動(dòng)鎖相環(huán)的研究與設(shè)計(jì)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

4 趙振宇;鎖相環(huán)中單粒子瞬變效應(yīng)的分析與加固[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2009年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 闕詩(shī)璇;鎖相環(huán)內(nèi)建參數(shù)測(cè)量電路設(shè)計(jì)[D];東南大學(xué);2015年

2 羅林;基于CMOS工藝的低雜散低抖動(dòng)鎖相環(huán)的研究與設(shè)計(jì)[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2016年

3 吳鐸;基于鎖相環(huán)的飛輪控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

4 陳培培;高速PLL的研究與設(shè)計(jì)[D];電子科技大學(xué);2016年

5 張憲;超低功耗鎖相環(huán)的研究與設(shè)計(jì)[D];電子科技大學(xué);2016年

6 葉蓉;可編程抗輻射鎖相環(huán)設(shè)計(jì)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

7 張志強(qiáng);抗輻照低抖動(dòng)鎖相環(huán)設(shè)計(jì)[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2014年

8 鄭濤;寬調(diào)節(jié)范圍快速捕獲鎖相環(huán)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2010年

9 白創(chuàng);高性能低噪聲鎖相環(huán)分析與設(shè)計(jì)[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2009年

10 楊校輝;低噪聲鎖相環(huán)設(shè)計(jì)[D];西安電子科技大學(xué);2012年

，

本文編號(hào)：658442