【摘 要】
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频率综合器是现代电子系统的重要组成部分,在无线通信领域常为射频收发系统提供低相噪、低杂散和高分辨率的本振信号。随着无线通信技术的高速发展,逐渐涌现了诸如移动通信、卫星导航、无线局域网等不同领域的通信标准。为了满足人们丰富的生活需求,需要将不同的通信标准集成到一个射频收发系统中。本文针对支持多种通信标准的小数分频频率综合器展开研究,最终设计了一款基于电荷泵型锁相环的宽带低相噪低杂散Σ-Δ小数分频频率
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频率综合器是现代电子系统的重要组成部分,在无线通信领域常为射频收发系统提供低相噪、低杂散和高分辨率的本振信号。随着无线通信技术的高速发展,逐渐涌现了诸如移动通信、卫星导航、无线局域网等不同领域的通信标准。为了满足人们丰富的生活需求,需要将不同的通信标准集成到一个射频收发系统中。本文针对支持多种通信标准的小数分频频率综合器展开研究,最终设计了一款基于电荷泵型锁相环的宽带低相噪低杂散Σ-Δ小数分频频率综合器。鉴频鉴相器基于边沿触发式结构,采用真单相时钟型触发器,工作速率高且无死区。电荷泵采用了动态电流补偿技术使得输出电压范围可以达到0.2～1.0V,其电流变化范围为81～123μA。该频率综合器通过3个压控振荡器以及可编程分频链路实现宽带输出,压控振荡器的频率范围达到6～12GHz。在压控振荡器中引入自适应体偏置技术以减小PVT变化的影响,其相位噪声低于-109 d Bc/Hz@1MHz。可编程分频器采用重定时单元来同步输出,其输出信号在载波频率偏移100k Hz时的相位噪声改善了3.54d B。自动频率校准模块采用一种对压控振荡器直接计数的结构和一种基于二进制法的逐次逼近算法来缩短校准时间,仿真得到频率粗调时间仅为4.6μs。Σ-Δ调制器采用了HK-EFM和SP-EFM两种结构,使得它的输出序列长度不再随小数输入值变化而变化,引入的陷波滤波结构降低了高频量化噪声。本文最终采用65nm CMOS工艺对小数频率综合器进行设计,电路的版图面积为1910μm×904μm。后仿真结果表明,该频率综合器的锁定时间小于40μs,正交输出频率范围为0.2～6GHz。当频率综合器的输出频率为3.7625GHz时,相位噪声为-93.2d Bc/Hz@100k Hz和-113.59d Bc/Hz@1MHz,参考杂散为-67d Bc,小数杂散为-76d Bc。在1.2V电源电压下,电路的整体功耗为91 m W。
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