應(yīng)用于無線通信的CMOS頻率綜合器的研究和設(shè)計.pdf

1、無線通信近年來一直是射頻集成電路研究與設(shè)計的熱點領(lǐng)域。本論文以設(shè)計射頻無線收發(fā)機(jī)中關(guān)鍵模塊頻率綜合器為目的，研究并設(shè)計符合GSM、WCDMA和IR-UWB等協(xié)議要求的鎖相環(huán)型頻率綜合器。
　　論文首先回顧了鎖相環(huán)電路的基本概念和結(jié)構(gòu)，對鎖相環(huán)進(jìn)行系統(tǒng)的建模與分析。并根據(jù)GSM、WCDMA和IR-UWB等協(xié)議對接收機(jī)的要求推導(dǎo)出頻率綜合器的性能指標(biāo)。
　　鎖相環(huán)各個模塊的設(shè)計與優(yōu)化在文中得到討論。重點研究了電荷泵、多模分頻器以

2、及∑△調(diào)制器等模塊的設(shè)計。從理論上分析了電荷泵對鎖相環(huán)的雜散以及帶內(nèi)相位噪聲的影響，并提出了在整數(shù)分頻鎖相環(huán)中動態(tài)失配在電荷泵電流失配中占主要貢獻(xiàn)的觀點?？偨Y(jié)了多模分頻器的設(shè)計結(jié)構(gòu)。采用了相位切換型結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了一個7.5/8雙模分頻器，對其中的四分頻電路進(jìn)行改進(jìn)以避免因相位不確定性造成的分頻錯誤。介紹了∑△噪聲整形原理，分析比較了級連型和單環(huán)型∑△調(diào)制器的結(jié)構(gòu)異同，最終采用一款單環(huán)高階∑△調(diào)制器實現(xiàn)分?jǐn)?shù)分頻。
　　總結(jié)了常見的幾種自

3、動頻率校準(zhǔn)(AFC)技術(shù)，理論分析了影響開環(huán)數(shù)字頻率比較AFC速度以及精度的因素。提出一款高速高精度AFC電路，去除了AFC工作環(huán)路中的分頻器，使得電路的精度與速度都得到提高。仿真結(jié)果證明了該方法的有效性。
　　本文設(shè)計了一款針對IR-UWB欠采樣接收機(jī)的4224MHz整數(shù)分頻鎖相環(huán)，并由SMIC0.13μm工藝驗證。測試結(jié)果表明，該頻綜電路輸出頻率為4224MHz，在10 kHz、100 kHz和1 MHz處的相位噪聲分別為-9