高數(shù)據(jù)率調(diào)制器中鎖相環(huán)頻率合成器的設(shè)計(jì).pdf

1、鎖相環(huán)在現(xiàn)代電子通信系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用。在超外差式收發(fā)機(jī)中，鎖相環(huán)可以產(chǎn)生可編程的頻率輸出作為本振信號(hào)。為了優(yōu)化環(huán)路性能，設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮下列因素。第一，為了減小外部噪聲源引起的輸出相位抖動(dòng)，環(huán)路帶寬應(yīng)當(dāng)盡可能窄。第二，為了減小內(nèi)部振蕩器引起的輸出相位噪聲，并獲得較好的跟蹤與捕獲性能，環(huán)路帶寬應(yīng)當(dāng)盡可能寬。顯然，這些因素相互矛盾，必須采取協(xié)調(diào)措施。本文提出一種新的快速鎖定方案使環(huán)路能夠在快速鎖定的同時(shí)保持較好的噪聲性能。 對(duì)于二

2、型電荷泵鎖相環(huán)，當(dāng)環(huán)路其它參數(shù)固定不變時(shí)，帶寬與電荷泵電流成正比。如果環(huán)路失鎖并且輸入信號(hào)相位差較大時(shí)，注入更多的電荷泵電流就可以增加環(huán)路帶寬，從而加快捕獲時(shí)間。然而為了保持環(huán)路穩(wěn)定，相位裕量應(yīng)當(dāng)不變。因此當(dāng)環(huán)路帶寬改變時(shí)，濾波器的時(shí)間常數(shù)也應(yīng)當(dāng)同時(shí)改變。在傳統(tǒng)的快速鎖定鎖相環(huán)中，時(shí)間常數(shù)的改變通過減小電阻實(shí)現(xiàn)。本文根據(jù)電容倍增的原理將傳統(tǒng)的電容倍增器融于環(huán)路的電荷泵中，提出了通過減小電容值改變時(shí)間常數(shù)的快速鎖定方案。同傳統(tǒng)的快速鎖定鎖

3、相環(huán)相比，本文的結(jié)構(gòu)可以在保持環(huán)路穩(wěn)定性不變的同時(shí)進(jìn)一步加快捕獲時(shí)間；另外，當(dāng)環(huán)路帶寬增加k倍時(shí)，新的電路結(jié)構(gòu)可以同時(shí)將所需的電容值與電荷泵電流降為傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的1/k，從而顯著降低芯片面積與功耗。 對(duì)于恒包絡(luò)連續(xù)相位調(diào)制方式，如高斯頻移鍵控及高斯最小頻移鍵控，利用閉環(huán)調(diào)制式頻率合成器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)。然而閉環(huán)調(diào)制式頻率合成器的最高數(shù)據(jù)傳輸率受限于鎖相環(huán)的帶寬以及帶寬內(nèi)的量化噪聲。為了增加環(huán)路帶寬，可以在鎖相環(huán)中引入傳統(tǒng)

4、的相位內(nèi)插技術(shù)。這種技術(shù)的主要性能限制在于電荷泵電流脈沖與補(bǔ)償電流脈沖間的匹配問題，本文使用采樣保持電路解決這個(gè)問題。 補(bǔ)償電流脈沖對(duì)環(huán)路性能的影響可以從兩個(gè)方面分析。首先，補(bǔ)償電流中存在的任何靜態(tài)誤差會(huì)導(dǎo)致量化噪聲抵消不完全，從而引起較大的相位噪聲，因此通常采用較寬的補(bǔ)償電流脈沖以盡可能減少由電流大小失配引起的靜態(tài)誤差。然而寬的補(bǔ)償電流脈沖并不能有效地抵消窄的電荷泵電流脈沖。即使補(bǔ)償電流能夠完全抵消量化噪聲，它們?nèi)詴?huì)干擾壓控振