高性能X波段頻率合成器.pdf

1、信道是通信系統(tǒng)中最寶貴的資源之一。由于越來越多的新通信協(xié)議正在占用低頻信道，高頻信道應用正逐漸成為新時代通信系統(tǒng)的解決方案。作為通信系統(tǒng)的物理基礎，射頻技術(shù)也在向更高頻率的應用不斷發(fā)展。高頻通信系統(tǒng)對于寬頻帶范圍和高信噪比的要求，給應用在此類系統(tǒng)中的射頻接收機以及其關(guān)鍵組成部分——頻率合成器的設計帶來了挑戰(zhàn)。
　　本論文針對應用于X波段（8-12GHz）頻率合成器在頻率范圍、相位噪聲和鎖定時間方面的設計難點，提出一系列提升頻率合成

2、器性能的創(chuàng)新型解決方案，在電路設計過程中，完成了以下研究：
　　首先，針對高頻通信系統(tǒng)中接收機的性能要求，以衛(wèi)星廣播低噪聲下變頻器為應用背景，選擇適用于X波段的鎖相環(huán)型頻率合成器架構(gòu)，制定系統(tǒng)的性能指標，將系統(tǒng)指標在各模塊之間合理分配。通過建立行為級仿真模型，驗證系統(tǒng)參數(shù)的合理性。
　　其次，為提升X波段頻率合成器在低功耗和低噪聲方面的性能要求，在電路模塊設計時，提出了許多基于65nm CMOS工藝的創(chuàng)新性解決方案。這些技術(shù)

3、對鎖相環(huán)型頻率合成器的模塊設計都具有指導意義。本文提出了應用于高頻寬頻帶壓控振蕩器頻率自檢測輔助的噪聲抑制技術(shù)、調(diào)諧電壓拓展技術(shù)以及低噪聲電壓偏置技術(shù)，在不增加電路代價的情況下降低了頻率合成器的帶外相位噪聲。本文同時提出了一種低噪聲、高電源抑制比的晶體振蕩器，降低了頻率合成器的帶內(nèi)相位噪聲。
　　接著，針對傳統(tǒng)自動頻率校準速度慢的缺點，提出了基于多相位時鐘采樣的自動頻率校準加速算法，達到了極高的校準速度與精度。與此同時，本設計創(chuàng)新

4、性的將原本用于模擬環(huán)路中的多模分頻器，在校準過程中變?yōu)槎嘞辔簧善魇褂茫诓辉黾与娐访娣e以和功耗的前提下，最大限度的利用了分頻器功能。
　　最后，在65nm CMOS工藝下實現(xiàn)了綜合以上功能的全集成高性能X波段頻率合成器，核心電路面積為0.2mm2，工作頻率覆蓋9GHz-12GHz，任意輸出頻點在1kHz-10MHz范圍內(nèi)積分相位噪聲小于-37dBc，積分相位誤差小于0.8°，在1MHz頻偏處的相位噪聲小于110dBc/Hz，電流