面向衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用的本振芯片模塊設(shè)計.pdf

1、隨著集成電路制造工藝和無線通信技術(shù)的迅速發(fā)展，實現(xiàn)全集成、多制式、低成本的無線收發(fā)器已成必然趨勢。頻率合成器作為無線收發(fā)器中的核心單元電路，是決定收發(fā)器性能好壞的關(guān)鍵因素，也是實現(xiàn)全集成無線收發(fā)器的主要難點?！啤餍?shù)頻率合成器由于很好地解決了環(huán)路帶寬與信道間距之間的矛盾，具有頻率切換速度快、精度高、噪聲小等優(yōu)點，引起了人們越來越多的關(guān)注和研究。但是集成鎖相環(huán)的設(shè)計過程，涉及到信號與系統(tǒng)、集成電子學(xué)、版圖、半導(dǎo)體工藝和測試等眾多方面，難

2、度比較大。特別是作為無線收發(fā)機的射頻前端，它面臨著更多的問題。因此，對鎖相環(huán)進行較深入的研究，掌握其設(shè)計和分析方法，并完善IP庫，為系統(tǒng)設(shè)計提供單元模塊，是很有必要的。 本文首先通過簡述衛(wèi)星導(dǎo)航的發(fā)展及衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)射頻前端電路的分析，分析了本文的選題意義。本文緊接著論述了小數(shù)分頻鎖相環(huán)的基本原理并針對小數(shù)分頻器鎖相環(huán)的具體特性，分析了小數(shù)分頻鎖相環(huán)的主要性能，并著重推導(dǎo)了各模塊對相位噪聲和雜散的影響，并將其結(jié)論應(yīng)用在各模塊的設(shè)計

3、中。 本論文面向衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用，設(shè)計了高速低功耗本振芯片中的鑒頻鑒相器(PFD)、電荷泵(CP)、多模分頻器(MMD)。鑒相死區(qū)是鑒頻鑒相器的一個重要指標(biāo)。本文利用反饋回路，設(shè)計了無死區(qū)低功耗的鑒頻鑒相器。對于差分輸入，單端輸出的電荷泵，充放電路徑的不同會造成充放電脈沖邊沿的不一致，從而產(chǎn)生失配。本文設(shè)計的電荷泵較好的克服了這個問題。相位轉(zhuǎn)換多模分頻器能在速度和功耗方面有更好的折中，本文設(shè)計了基于相位轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的高速低功耗的多模分頻

4、器。 最后根據(jù)TSMC0.35/μm SiGe BiCMOS工藝模型，利用Cadence Spectre模擬軟件對所設(shè)計的小數(shù)分頻鎖相環(huán)路中鑒頻鑒相器、電荷泵、多模分頻器模塊進行了模擬仿真。模擬結(jié)果顯示，在3.3V電源電壓下，本文實現(xiàn)了無死區(qū)的鑒頻鑒相器設(shè)計，功耗約1mw；電荷泵充放電電流為250uA，充放電范圍為0.15V-3.25V，功耗約2mW；高速低功耗多模分頻器對2.55GHz正弦輸入信號，進行128-255分頻，最大