多模CMOS頻率綜合器關(guān)鍵模塊設(shè)計(jì)及其整體優(yōu)化.pdf

1、隨著無(wú)線通信模式的不斷涌現(xiàn)，將多種通信制式集成在一個(gè)移動(dòng)終端上已成為目前無(wú)線通信技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，支持多模式、多標(biāo)準(zhǔn)、多頻段的射頻收發(fā)機(jī)也因此成為人們研究的熱點(diǎn)。而作為射頻收發(fā)機(jī)的核心組成模塊之一，頻率綜合器是決定整個(gè)收發(fā)機(jī)性能的關(guān)鍵之一。本文對(duì)多模CMOS頻率綜合器關(guān)鍵模塊及其整體優(yōu)化進(jìn)行研究與設(shè)計(jì)。
　　本文首先介紹了電荷泵鎖相環(huán)型小數(shù)頻率綜合器的基本原理和各個(gè)子模塊，推導(dǎo)出系統(tǒng)傳遞函數(shù)并建立線性化模型，然后根據(jù)其線性化模型分析

2、了環(huán)路的穩(wěn)定性、動(dòng)態(tài)特性和噪聲性能，并給出了小數(shù)頻率綜合器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
　　本文設(shè)計(jì)的小數(shù)分頻器主要包括高速二分頻器、可編程整數(shù)分頻器和Δ-∑調(diào)制器。高速二分頻器采用源級(jí)耦合邏輯結(jié)構(gòu)的觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)，在進(jìn)行二分頻功能的同時(shí)產(chǎn)生四相正交本振信號(hào)?？删幊陶麛?shù)分頻器包括四分頻器和2/3分頻器鏈，其中2/3分頻器鏈采用5級(jí)2/3分頻器級(jí)聯(lián)而成，并加入邏輯門實(shí)現(xiàn)分頻比的擴(kuò)展。Δ-∑調(diào)制器用于實(shí)現(xiàn)量化噪聲的整形，采用了改進(jìn)型MASH1-1-1

3、結(jié)構(gòu)，可以增加輸出序列長(zhǎng)度以減小小數(shù)雜散。本文設(shè)計(jì)的自動(dòng)頻率校準(zhǔn)單元(AFC)基于頻率比較法，主要包括最優(yōu)控制字搜索模塊和環(huán)路帶寬校準(zhǔn)模塊。最優(yōu)控制字搜索利用二進(jìn)制搜索算法和最小值存儲(chǔ)來(lái)實(shí)現(xiàn)，環(huán)路帶寬校準(zhǔn)則根據(jù)當(dāng)前分頻比和壓控振蕩器的調(diào)諧增益來(lái)調(diào)節(jié)電荷泵電流，以實(shí)現(xiàn)環(huán)路帶寬的恒定。
　　基于混合型FIR濾波的量化噪聲抑制技術(shù)，本文對(duì)小數(shù)頻率綜合器進(jìn)行了系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)。Δ-∑調(diào)制器的輸出控制信號(hào)經(jīng)過(guò)延遲單元后，分別通過(guò)8路并行的可編程

4、整數(shù)分頻器和鑒頻鑒相器，最后由一個(gè)8輸入可編程電荷泵在模擬域進(jìn)行電荷相加。混合型FIR濾波器能夠?qū)崿F(xiàn)全定制的量化噪聲整形，并且恒定的單位直流增益避免了噪聲放大的問(wèn)題。
　　基于TSMC0.18μm RF CMOS工藝進(jìn)行了電路設(shè)計(jì)和版圖設(shè)計(jì)，整個(gè)小數(shù)頻率綜合器的版圖面積為1.22×1.07mm2。其中Δ-∑調(diào)制器和自動(dòng)頻率校準(zhǔn)單元采用半定制設(shè)計(jì)方法，其余模塊均采用全定制設(shè)計(jì)方法。后仿真結(jié)果表明，在最差情況下小數(shù)分頻器的工作范圍為0