射频宽带分频器的研究与设计

发布时间：2017-03-17 06:54

  本文关键词：射频宽带分频器的研究与设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着无线通信系统等相关领域迅速发展,更多的无线通信标准协议得到了广泛的应用。为了适应不同协议标准的要求,多模通信芯片研究与设计引起了人们越来越多的关注。在多模通信系统中,用于提供高精度和稳定度的标准参考频率的频率综合器是整个设计的难点。在基于锁相环的频率综合器中,分频器是其中一个非常重要的模块,它是频率综合器提供多个高精度频率信号并且是实现高速低功耗电路的关键和前提。本文首先介绍了锁相环频率综合器的基本结构及其工作原理,简要分析了其线性化模型。其次,比较和总结了分频器中各类触发器结构及其性能优缺点,着重分析了基于吞咽计数器和基于2/3分频器级联的可编程分频器的工作原理及基本结构。本文采用0.18-μmCMOS工艺设计了一个应用于L波段多模无线通信接收的基于脉冲吞咽计数器的可编程整数分频器,并进行了前仿真、版图设计和后仿真,实现了128～511连续可变分频比。后仿结果表明,在电源电压1.8 V下,宽带可编程分频器的工作频率范围为2-4 GHz,当时钟信号频率为4.2 GHz,分频比为436,输出信号频率为9.63 MHz,工作电流约为3.69 mA,核心电路面积约为0.0182 mm2。本文采用90nm CMOS工艺设计了基于2/3分频器级联的高速多模分频器,并进行了前仿真、版图设计和后仿真,实现了16～31连续可变分频比。后仿结果表明,在电源电压1.2 V下,多模分频器的工作频率范围为4-8 GHz,当时钟信号频率为8 GHz,分频比为16,输出信号频率为500 MHz,核心电路面积约为1.46×10-3mm2,满足设计要求。作为无线通信系统方向的一个全新热点,设计应用于L波段多模无线通信接收机中分频器电路以及高速多模分频器具有重要的工程价值与广阔的市场前景。
【关键词】：锁相环 可编程整数分频器 脉冲吞咽计数器 多模分频器
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN772
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-13
• 1.1 研究目的与意义9
• 1.2 研究现状9-10
• 1.3 设计内容与指标要求10-11
• 1.4 论文组织11-13
• 第2章 锁相环频率综合器的概述13-19
• 2.1 引言13
• 2.2 锁相环频率综合器基本结构13
• 2.3 PLL各电路模块基本原理13-17
• 2.3.1 鉴频鉴相器(PFD)13-14
• 2.3.2 电荷泵(CP)14-15
• 2.3.3 环路滤波器15-16
• 2.3.4 压控振荡器(VCO)16
• 2.3.5 分频器16-17
• 2.4 CP-PLL系统传递函数及线性模型17-18
• 2.5 本章小结18-19
• 第3章 分频器的基本原理与结构分析19-37
• 3.1 分频器的概述19
• 3.2 分频器的基本结构19-29
• 3.2.1 模拟分频器20-24
• 3.2.2 数字分频器24-29
• 3.3 双模分频器29-32
• 3.3.1 基于异步逻辑电路的设计29-30
• 3.3.2 基于相位切换电路的设计30-31
• 3.3.3 基于触发器和组合逻辑结构的设计31-32
• 3.4 可编程分频器32-35
• 3.4.1 基于脉冲吞咽计数器的可编程分频器32-33
• 3.4.2 基于2/3分频器级联的多模分频器33-35
• 3.5 本章小结35-37
• 第4章 宽带可编程分频器的研究与设计37-61
• 4.1 本章概要37
• 4.2 L波段可编程整数分频器设计37-47
• 4.2.1 可编程分频器结构设计37-38
• 4.2.2 8/9双模分频器电路设计38-42
• 4.2.3 可编程置数计数器设计42-47
• 4.3 可编程分频器电路前仿真结果47-51
• 4.3.1 8/9双模分频器电路前仿真47
• 4.3.2 PS计数器电路前仿真47-50
• 4.3.3 可编程分频器整体仿真50-51
• 4.4 可编程分频器版图设计及后仿真结果51-59
• 4.4.1 版图设计51-53
• 4.4.2 后仿真结果53-59
• 4.5 本章小结59-61
• 第5章 高速多模分频器研究与设计61-77
• 5.1 本章概要61
• 5.2 多模分频器设计61-65
• 5.2.1 多模分频器结构设计61-62
• 5.2.2 基本单元电路2/3分频器设计62-65
• 5.3 多模分频器原理图仿真结果65-70
• 5.3.1 基于SCL结构的2/3分频器原理图仿真65-67
• 5.3.2 基于E-TSPC结构的2/3分频器原理图仿真67-69
• 5.3.3 多模分频器整体原理图仿真69-70
• 5.4 多模分频器版图设计及后仿真结果70-75
• 5.4.1 版图设计70-71
• 5.4.2 多模分频器后仿真结果71-75
• 5.5 本章小结75-77
• 第6章 总结与展望77-79
• 参考文献79-83
• 攻读硕士学位期间发表的论文83-85
• 致谢85

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