K波段鎖相環(huán)路頻率合成器的研究.pdf

1、隨著無線系統(tǒng)變得多樣化，對(duì)低成本的頻率合成器的需求越來越大，而隨時(shí)隨地對(duì)信息和娛樂獲得的渴望更是增加了對(duì)更高數(shù)據(jù)速率的要求。隨著CMOS工藝尺寸的減小與集成度的提高，它已經(jīng)大有取代Ⅲ-Ⅴ族化合物與SiGe的趨勢(shì)而成為單片集成電路的很好選擇。由于高的分頻數(shù)，用CMOS工藝來實(shí)現(xiàn)整數(shù)型頻率合成器既滿足低噪聲要求又滿足快速鎖定要求是非常具有挑戰(zhàn)性的。鎖相環(huán)路頻率合成器是收發(fā)機(jī)中的重要模塊，存在于大多數(shù)的無線通信系統(tǒng)中，其最廣泛的應(yīng)用是在發(fā)射機(jī)

2、中進(jìn)行上變頻和接收機(jī)中進(jìn)行下變頻。本人從事的主要工作是K波段鎖相環(huán)路頻率合成器的研究和設(shè)計(jì)。
　　本文首先介紹了鎖相環(huán)路頻率合成器的應(yīng)用與國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，接著給出其重要的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)，然后通過對(duì)環(huán)路瞬時(shí)響應(yīng)以及環(huán)路中各個(gè)模塊的噪聲到輸出的傳輸函數(shù)的分析計(jì)算，確定了環(huán)路帶寬與各個(gè)模塊的噪聲傳輸特性，進(jìn)而確定了環(huán)路濾波器的參數(shù)。使用TSMC0.18μmRFCMOS工藝，完成了20G～22GHz的鎖相環(huán)頻率合成器的設(shè)計(jì)。通過采用電容陣

3、列粗調(diào)諧，可變電容精細(xì)調(diào)諧以及相位噪聲優(yōu)化方案，實(shí)現(xiàn)了壓控振蕩器（VCO）的原理圖與版圖設(shè)計(jì)，仿真得到VCO的頻率范圍是20G～22GHz，調(diào)諧增益小于300MHz/V，在1MHz頻偏處的相位噪聲要小于-110dBc/Hz；通過對(duì)傳統(tǒng)電荷泵（CP）加以改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了0.5～1.4V調(diào)諧電壓范圍內(nèi)充放電電流的匹配性；通過在鑒頻鑒相器（PFD）的復(fù)位路徑中調(diào)整延時(shí)，達(dá)到了相位噪聲與雜散之間的折中；通過對(duì)傳統(tǒng)電流模邏輯分頻器（CML）結(jié)構(gòu)加以改