【摘 要】
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本文主要分析和设计了用于毫米波频率综合器中的鉴频鉴相器,电荷泵和注入锁定分频器模块。该频率综合器可以用作毫米波收发系统的本振。本文首先介绍了锁相环频率综合器的基础知识,然后分别介绍了电荷泵型锁相环中三个重要模块,鉴频鉴相器,电荷泵以及注入锁定分频器的理论,设计与仿真。本文通过对锁相环系统的介绍确定了上述三个模块的性能指标,依据指标选择合适的电路结构。本文设计的鉴频鉴相器采用边沿触发式结构,包括省略
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本文主要分析和设计了用于毫米波频率综合器中的鉴频鉴相器,电荷泵和注入锁定分频器模块。该频率综合器可以用作毫米波收发系统的本振。本文首先介绍了锁相环频率综合器的基础知识,然后分别介绍了电荷泵型锁相环中三个重要模块,鉴频鉴相器,电荷泵以及注入锁定分频器的理论,设计与仿真。本文通过对锁相环系统的介绍确定了上述三个模块的性能指标,依据指标选择合适的电路结构。本文设计的鉴频鉴相器采用边沿触发式结构,包括省略数据位的TSPC式D触发器,高速与门以及精确调整的缓冲电路,设计的鉴频鉴相器结构简单,功耗极低,无死区且具有较宽的鉴相范围。本文设计的电荷泵采用带有误差放大器钳位的源极开关结构,使用差分开关、抵消时钟馈通电路、电流补偿单元降低电荷泵失配电流。本文设计的注入锁定分频器采用直接注入式结构,通过合理选择有源器件的类型和参数,电磁仿真电路无源器件,优化谐振腔Q值使得注入锁定分频器有较宽的分频范围。本文最后给出了频率综合器的整体版图以及上述三个模块的测试方案。本文基于先进的40-nm CMOS工艺,完成设计与流片。后仿真结果表明:在100MHz参考频率下,鉴频鉴相器的鉴相范围为[-347°,347°],同时不存在死区;电荷泵工作电流50μA,100μA,150μA可调,在输出电压匹配范围(0.1V,1.6V)内,电流失配小于0.572%,相位裕度大于51.4°;注入锁定分频器最大锁定范围为33.6GHz~57.5GHz,灵敏度小于300mV,在0.9V电源电压下功耗为7.8mW。
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