深亞微米級CMOS數(shù)字廣播無線接收前端中頻率綜合器的研究.pdf

1、廣播與通信的數(shù)字化一直以來都是無線通信技術發(fā)展的重要方向。近年來出現(xiàn)了許多數(shù)字廣播標準，如DRM(Digital Radio Mondiale)和DAB(Digital Audio Broadcasting)。本文主要對數(shù)字廣播接收機芯片中的頻率綜合器進行分析研究，基于SMIC0.18μmCMOS工藝設計完成了適用于數(shù)字廣播系統(tǒng)的鎖相環(huán)頻率綜合器模塊，并進行了流片驗證，最終與接收芯片進行了系統(tǒng)級測試與驗證。
　　本文主要研究內(nèi)容創(chuàng)

2、新點為:
　　1.對目前主流的鎖相環(huán)結構進行了分析與設計，根據(jù)數(shù)字廣播中頻率綜合器的設計指標，選擇了整數(shù)分頻電荷泵鎖相環(huán)結構，進行了模塊參數(shù)制定與優(yōu)化，對各模塊指標進行了分配并進行了行為級的仿真。
　　2.對LC調(diào)諧的壓控振蕩器(LC-VCO)進行了研究與設計?；贚TI模型與LPVT模型對相位噪聲的產(chǎn)生機理與優(yōu)化手段進行深入研究與分析，提出通過插入漏極電阻進行相位噪聲優(yōu)化的方法，并進行相關的定量分析;針對所需頻段，對諧振腔

3、電容及電感的數(shù)值比例進行定量計算與仿真，優(yōu)化了無源器件的結構與參數(shù)。針對所設計的LC-VCO調(diào)諧范圍與控制模式，設計并實現(xiàn)了基于查找表的自動頻率校準模塊。電路采用中芯國際SMIC0.18μm RF-CMOS工藝實現(xiàn)，對芯片進行鍵合測試。測試結果表明:設計的LC-VCO達到設計指標，并且具有優(yōu)越的相位噪聲特性，自動頻率校準模塊能夠完成校準功能。
　　3.對鎖相環(huán)反饋分頻器進行了研究與設計。針對數(shù)字廣播系統(tǒng)的特殊性，反饋分頻器具有分頻

4、比大、分頻范圍寬等特點。針對系統(tǒng)要求，本文設計了適用于寬帶VCO輸出信號的電流模邏輯(CML)結構雙模預分頻器，并對其噪聲抖動性能進行分析與研究;針對PS計數(shù)器模塊，本文設計了適用于毛刺抑制的觸發(fā)器結構。電路采用中芯國際SMIC0.18μm RF-CMOS工藝實現(xiàn)，對芯片進行鍵合測試。測試結果表明:所設計的電路能夠在寬頻帶輸入情況下完成分頻功能。
　　4.對鑒頻鑒相器與電荷泵進行了研究與設計。本文采用無死區(qū)PFD結構，采用差分信號

5、控制電荷泵電流的充放電;通過分析電荷泵的非理想特性對輸出雜散的影響，提出了雙誤差放大器電荷泵結構，優(yōu)化其電流失配性能。電路采用中芯國際SMIC0.18μm RF-CMOS工藝實現(xiàn)，對芯片進行鍵合測試。測試結果表明:所設計的鑒頻鑒相器邏輯正確且無死區(qū)，所設計的電荷泵結構改善了輸出電流失配特性。
　　5.對輸出正交分頻器進行了研究與設計?；诒菊穹讲ǒB加原理，對諧波混頻與諧波抑制原理進行分析與研究，設計了適用于諧波抑制混頻器的正交分頻

6、器模塊，該模塊針對低頻本振能提供8路正交信號，以構成諧波抑制混頻器所需的偽正弦信號。針對L波段高頻本振，則產(chǎn)生4路25％占空比的信號，以提高混頻器的轉換增益。電路采用中芯國際SMIC0.18μm RF-CMOS工藝實現(xiàn)，對芯片進行鍵合測試。測試結果表明:正交分頻器能夠正確輸出所需正交信號，并且配合諧波抑制混頻器能夠改善對三次與五次諧波的抑制特性。
　　6.對所設計的鎖相環(huán)進行了芯片集成，實現(xiàn)了完整的鎖相環(huán)功能，并且配合射頻通道模塊