小數(shù)N頻率綜合器中Sigma-Delta調(diào)制器的研究與設計.pdf

1、無線通信技術在現(xiàn)代社會的信息交流中得到了越來越多的運用，而其發(fā)展離不開相關技術的支持，所以與它相關的無線集成電路設計得到了越來越多的研究。頻率綜合器是無線通信中經(jīng)常使用到的一個電路模塊，它的作用是為射頻無線收發(fā)機提供穩(wěn)定的本地振蕩頻率（Local Oscillator，LO），還可以為數(shù)字電子系統(tǒng)提供所需要的時鐘頻率。頻率綜合器的性能會對整個系統(tǒng)的性能產(chǎn)生影響，因此，能夠設計出一種低相位噪聲、低功耗、高集成度的高速頻率綜合器顯得非常必要

2、。頻率合成器的實現(xiàn)結(jié)構有不同種類，基于鎖相環(huán)（Phase-Locked Loop，PLL）的結(jié)構是其中應用最為廣泛的一類，鎖相環(huán)頻率綜合器電路是在普通PLL的反饋回路中加入分頻器，經(jīng)過調(diào)節(jié)分頻器的分頻比便可以使其提供不同頻率的輸出信號。分頻器結(jié)構可以實現(xiàn)小數(shù)分頻或者整數(shù)分頻，整數(shù)分頻結(jié)構比較簡單，但是它對應的頻率綜合器的頻率分辨率不夠高，所以在它的基礎上發(fā)展了小數(shù)頻率合成。因為小數(shù) N分頻器能夠?qū)崿F(xiàn)任意小數(shù)分頻的功能，這就意味著輸出信號

3、能夠是時鐘參考頻率的任意小數(shù)倍數(shù)，所以其頻率分辨率得到了提高。此結(jié)構存在一個不足就是變化的分頻比會導致鎖相環(huán)壓控振蕩器（Voltage Controlled Oscillator，VCO）的控制電壓發(fā)生變化，進而在輸出頻譜中產(chǎn)生小數(shù)雜散，降低了VCO輸出頻譜的純度。基于此，本文在小數(shù)分頻結(jié)構中又引入了Sigma-Delta調(diào)制器（Sigma-Delta Modulator，SDM），利用其噪聲整形功能，對小數(shù)毛刺問題加以改善。
　

4、　本文首先分析了小數(shù)N頻率合成器的頻率合成原理以及實現(xiàn)結(jié)構，接著對SDM的原理和噪聲整形功能進行了詳細的研究。經(jīng)過對一階的 SDM等效模型以及仿真結(jié)果的研究，證明其輸出序列仍然具有明顯的周期性，不能很好的改善小數(shù)毛刺干擾的問題，而仿真結(jié)果表明高階的SDM的輸出序列更加隨機化，該結(jié)構的噪聲整形效果相比單階結(jié)構要好，對小數(shù)雜散的改善效果更加完美，所以本文采用了多級噪聲整形結(jié)構（Multi Stage Noise Shaping，MASH），