面向SuB-GHz無線通信技術的低功耗小數分頻頻率綜合器設計.pdf

1、日益普及的無線通訊網絡加快了復雜無線設備系統(tǒng)的革新和部署，無線產品已成為生活中密不可分的一部分，周圍分布著大量的無線終端和各種應用系統(tǒng)，如智能家居、自動抄表、照明系統(tǒng)、無線體域網、工業(yè)系統(tǒng)、醫(yī)療監(jiān)護、生物傳感、安全系統(tǒng)和環(huán)境應用系統(tǒng)等。Sub-GHz無線通信技術廣泛應用于這些無線設備及應用中。而頻率綜合器作為無線通訊系統(tǒng)中提供本振頻率的重要模塊，有著不可替代的重要意義。論文的主要研究工作是基于Sub-GHz無線通信技術，使用GSMC13

2、0nm RF工藝，設計了一款可用于無線收發(fā)系統(tǒng)中的低功耗、小型化的頻率綜合器。以下是詳細的研究工作內容。
　　第二章，論文先介紹了頻率綜合器的原理，還介紹了幾種頻率綜合器的架構和相應的系統(tǒng)結構。針對電荷泵鎖相環(huán)型頻率綜合器的系統(tǒng)結構，論文從系統(tǒng)和電路的角度，詳細闡述了其中的核心電路模塊，包括鑒頻鑒相器、電荷泵、環(huán)路濾波器、壓控振蕩器、分頻器、Delta-Sigma調制器。
　　論文的第三章主要介紹了每個電路模塊的設計方法和步

3、驟，同時針對每個模塊的特定問題簡述了一些學術研究成果以及本文創(chuàng)新的解決方案。比如介紹了可解決鑒頻鑒相器死區(qū)效應和周期滑移問題的解決方案;提出了一種新型的可降低共模噪聲的兩端交替互換的差分電荷泵結構;介紹了多種優(yōu)化壓控振蕩器性能的設計方法和結構;闡述了一種降低量化噪聲的4/4.5分頻器電路以及針對該結構改善參考時鐘雜散性能的占空比校準電路;介紹了一種新型的可降低Delta-Sigma調制器量化噪聲的陷波濾波器結構;簡述了一種新型的基于脈沖

4、吞咽分頻器的快速自動頻率校準算法和對應的電路結構。
　　論文的第四章主要根據上述的理論研究和設計方法，基于GSMC130nm RF工藝，設計了一個頻率范圍為900MHz到1.2GHz的電荷泵鎖相環(huán)型頻率綜合器，其核心供電電壓為1.2V，參考頻率為10MHz到30MHz，核心電路功耗控制在5mW以內。論文介紹了該項目的完整設計過程，包括電路、版圖、封裝和PCB的設計。測試結果顯示芯片可以正常工作在Sub-GHz的頻段，但也存在一些問