鎖相環(huán)頻率綜合器關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著微波通信技術(shù)的迅速發(fā)展,人們對通信設(shè)備的要求也越來越高。體積小、重量輕、可靠性高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點使得單片微波集成電路(Monolithic MicrowaveIntegrated Circuit, MMIC)在微波通信領(lǐng)域逐漸取代了傳統(tǒng)的波導(dǎo)系統(tǒng)和混合集成電路。最近幾年,深亞微米CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)工藝逐漸成熟,使用CMOS工藝制備的片上集成電路的性能也不斷得到提

2、高。 在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中,鎖相環(huán)頻綜器的主要優(yōu)點是頻率穩(wěn)定度高,使用靈活、控制方便、相位噪聲低,其主要組成部分包括壓控振蕩器、預(yù)分頻器、鑒頻鑒相器、電荷泵、各種數(shù)字計數(shù)器等。其中壓控振蕩器直接影響到整個鎖相環(huán)的工作質(zhì)量,所以其性能十分重要。 本論文圍繞著壓控振蕩器必不可缺少的、有多種應(yīng)用的無源器件-平面螺旋電感進行大量的研究,基于IBM 0.13μm RF CMOS工藝提出了螺旋電感的一種高精度的集總參數(shù)等效電路模型。并驗

3、證了該螺旋電感等效模型仿真的品質(zhì)因數(shù)Q值(S參數(shù))與其全電磁波仿真的品質(zhì)因數(shù)Q值(S參數(shù))相吻合,結(jié)果表明誤差量△Q、△S11、△S21均小于1.5％,證明該等效電路模型在整個寬頻帶范圍內(nèi)(0GHz～自諧振頻率)是正確有效的,并能很好地表征平面螺旋電感的射頻特性。 本論文研究了在傳統(tǒng)分?jǐn)?shù)分頻的基礎(chǔ)上開創(chuàng)的新型頻率合成技術(shù)-∑-△調(diào)制頻率合成技術(shù)。此技術(shù)應(yīng)用∑-△調(diào)制將鎖相環(huán)頻率綜合器中分?jǐn)?shù)分頻器產(chǎn)生的相位雜散轉(zhuǎn)化為相位噪聲,通過

4、鎖相環(huán)本身低通濾波特性濾除,使用單環(huán)即可獲得很高的頻率分辨率和極低的相位雜散。 本文在闡述∑-△調(diào)制理論、分析其數(shù)學(xué)模型、噪聲整形特性的基礎(chǔ)上,結(jié)合傳統(tǒng)鎖相分?jǐn)?shù)分頻綜合器,設(shè)計了參考頻率為10MHz,實現(xiàn)分?jǐn)?shù)點后六位頻率分辨率,實質(zhì)起到變模分頻功能的∑-△調(diào)制分?jǐn)?shù)頻率綜合器方案。同時,本文用ADS2005A仿真,給出了三階∑-△分?jǐn)?shù)分頻鎖相環(huán)頻率綜合器仿真結(jié)果與一階、二階∑-△分?jǐn)?shù)分頻頻綜器仿真結(jié)果的比較,分析表明鑒相器輸出的誤