CMOS寬帶分數(shù)分頻頻率綜合器的研究與設(shè)計.pdf

1、隨著超寬帶和軟件無線電技術(shù)在無線通訊領(lǐng)域的深入發(fā)展，其要求的寬頻帶、快響應(yīng)、低功耗及可編程等特性對射頻前端頻率綜合器的設(shè)計提出了更高的要求。
　　 本文圍繞∑△分數(shù)分頻鎖相環(huán)型頻率綜合器展開研究工作，并分別針對寬帶電容電感壓控振蕩器、環(huán)路帶寬恒定以及自動頻率校準等方面進行重點分析并具體提出設(shè)計方案。具體工作體現(xiàn)如下:
　　 在介紹了∑△分數(shù)鎖相環(huán)的研究現(xiàn)狀后，論文分析了鎖相環(huán)的基本原理，討論了基于∑△調(diào)制技術(shù)的分數(shù)分頻原

2、理及其對環(huán)路瞬態(tài)和相位噪聲特性的影響，并闡述了與環(huán)路帶寬相關(guān)的非理想特性及優(yōu)化。
　　 為了實現(xiàn)恒定環(huán)路帶寬以及快速自動頻率校準，采用溫度計編碼開關(guān)電容和變?nèi)莨荜嚵性O(shè)計并實現(xiàn)了一款具有恒定壓控增益和恒定子帶間隔的寬帶壓控振蕩器(VCO)。所設(shè)計的VCO采用SMIC65nm CMOS工藝實現(xiàn)，測試結(jié)果表明VCO覆蓋頻率范圍為622MHz～1518MHz，壓控增益與子帶間隔分別約為150MHz/V與99MHz，VCO工作在1.39G

3、Hz時的相位噪聲為-119.9dBc/Hz@1MHz。此外，針對高頻應(yīng)用，優(yōu)化了LC VCO中作為負阻的交叉耦合MOS對管的版圖并基于PSP模型為其建立模型，并開發(fā)了一套基于PSP的MOS非本征電容提取流程以及基于向量擬合的聯(lián)線寄生參數(shù)快速提取方法。驗證結(jié)果表明所提出的模型比PDK模型在精度和效率方面分別提升了61.8％和60.5％;最后利用這種版圖優(yōu)化技術(shù)，設(shè)計了一款132GHz的push-push VCO。
　　 為了降低頻

4、率切換過程中寬帶鎖相環(huán)環(huán)路性能的變化，采用可編程電荷泵補償技術(shù)，實現(xiàn)了全頻帶范圍內(nèi)鎖相環(huán)性能的穩(wěn)定。
　　 為了加快頻帶切換，結(jié)合所設(shè)計的恒定壓控增益和恒定子帶間隔寬帶VCO，提出了一種基于分頻比直接映射的自動頻率校準(AFC)方案，并使用四分頻VCO輸出信號加快冗余校準以提高效率。此方案顯著縮短了AFC時間。
　　 結(jié)合上述理論分析和具體設(shè)計，采用SMIC65nm1P8M工藝實現(xiàn)了一款寬帶分數(shù)分頻頻率綜合器，芯片面積為