MICS接收機(jī)中小數(shù)分頻鎖相環(huán)的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、無(wú)線通訊市場(chǎng)的迅速增長(zhǎng),帶來了對(duì)高性能低成本射頻集成電路的迫切需求。同時(shí)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展也為所有通信模塊集成在一塊芯片上提供了可能。其中,最難集成的便是提供本振信號(hào)的鎖相環(huán)。因?yàn)殒i相環(huán)的相位噪聲很難滿足無(wú)線通信系統(tǒng)的相位噪聲需求。因此,對(duì)各種鎖相環(huán)的研究也越來越多。從整數(shù)分頻到小數(shù)分頻,從模擬到數(shù)字,鎖相環(huán)的性能不斷得到提升,而成本不斷降低。
　　頻率合成器作為接收機(jī)中的關(guān)鍵模塊,其性能指標(biāo)直接決定了本振信號(hào)的精度和純度。由于

2、整數(shù)分頻鎖相環(huán)的參考頻率為接收機(jī)信道寬度,且鎖相環(huán)的環(huán)路帶寬要求小于其參考頻率的十分之一。整數(shù)分頻鎖相環(huán)很難滿足 MICS接收機(jī)快速鎖定,高分辨率的要求。因此,文中設(shè)計(jì)的頻率合成器采用了小數(shù)分頻鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)。
　　文中從基本的單元模塊到系統(tǒng)架構(gòu),對(duì)小數(shù)分頻鎖相環(huán)進(jìn)行了詳細(xì)的理論分析。并在理論分析的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了一個(gè)用于 MICS無(wú)線收發(fā)系統(tǒng)的400MHz~430MHz的低功耗小數(shù)分頻電荷泵鎖相環(huán)。其中VCO采用四階差分結(jié)構(gòu)環(huán)形振蕩器

3、,divider采用六位脈沖吞咽可編程分頻器,D?調(diào)制器采用MASH1-1-1結(jié)構(gòu),電荷泵采用帶鏡像支路的電荷泵并用電壓跟隨器消除電荷共享,環(huán)路濾波器濾波器采用三階RC無(wú)源濾波器以抑制調(diào)制器高頻量化噪聲。
　　文中首先根據(jù) MICS接收機(jī)系統(tǒng)指標(biāo)規(guī)劃了小數(shù)分頻鎖相環(huán)各模塊指標(biāo),并用MATLAB/Simulink建模驗(yàn)證了指標(biāo)規(guī)劃的合理性。其次,在Cadence Spectre平臺(tái)下完成小數(shù)分頻鎖相環(huán)的設(shè)計(jì)仿真。再次,根據(jù)所設(shè)計(jì)的電

4、路在Cadence Virtusoo下完成版圖設(shè)計(jì),所設(shè)計(jì)的鎖相環(huán)芯片版圖總面積為0.8mm*1.2mm(含 PAD)。后仿真時(shí),小數(shù)分頻鎖相環(huán)的工作電壓為1.8V,輸出頻率范圍:400MHz~430MHz,信道寬度為300kHz,鎖定時(shí)間小于25us,小數(shù)雜散小于-50dBc,相位噪聲為-104dBc/Hz@1MHz。設(shè)計(jì)的鎖相環(huán),滿足MICS無(wú)線接收機(jī)的性能指標(biāo)要求。該小數(shù)分頻鎖相環(huán)芯片在GSMC0.18um工藝下流片,采用QFN2