应用于多模无线通信系统的分数分频器的研究与设计
发布时间：2020-08-03 09:28
【摘要】：随着现代通信技术的飞速发展和通信设备的快速更新,将多种模式的无线通信系统在单个芯片上高度集成已经成为大势所趋,而多模多标准射频收发机是其中至关重要的技术。其中,频率综合器为发射机和接收机两端提供本振信号,对多模式多标准射频收发机具有重要意义。所以,频率综合器性能的好与坏直接关系到整个收发机是否能实现正确的数据通信。本论文设计的分数分频器就是多模多标准频率综合器中至关重要的模块。本文首先对设计的分数分频器进行各模块的详细设计与分析,主要包括三个模块,分别为高速二分频器、0.5步进可编程分频器和△-∑调制器。第一级为高速二分频器,是电路中工作频率最高的模块。高速二分频器采用电流模逻辑,工作频率范围达到lGHz～8GHz,输出为四相正交的本振信号。0.5步进可编程分频器包括相位切换电路和整数可编程分频器两部分。前者主要完成0.5步进,通过切换四分频器输出的八个信号实现0.5的精度。后者控制整数分频比范围,通过将五个2/3分频器级联实现整数分频。另外还在级联中加入了逻辑门,对分频比进行了扩展,实现8-63的分频比范围。△-∑调制器通过半定制的方法实现,其电路采用MASH1-1-1结构并做了改进,增加了输出序列长度,减小了小数杂散。本分数分频器设计采用TSMC0.18μmRFCMOS工艺,整体的版图面积为950μm×530μm(包含焊盘)。后仿真结果表明:在1.8V电源电压下,分数分频器能够实现0.5GHz～8.6GHz频率范围内正常分频,分频比范围为65～502,总电流9.10mA,满足设计指标。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN772
【图文】：
艺角－４５°Ｃ环境下进行功能仿真，检测其最高工作频率（最差情况）。逡逑设置电源电压１．８Ｖ，时钟输入端加频率为８ＧＨｚ，幅度为０．２Ｖ，直流偏置为１．６Ｖ的正弦波，仿真结果如逡逑图３－８邋（ａ），第一行为分频后输出波形，第二行为分频后输出波形的频率曲线。输出波形稳定后，信号频率逡逑为４ＧＨｚ，峰峰值约０．４Ｖ。所以，当高速二分频电路工作频率为指标中上限频率时，电路分频功能正确。逡逑１９－１邋／ｂｕｔ邋逦逦逡逑￡：：｜逦r>哪，逡逑ＪｉＭｉｌｌ邋１１邋：邋ｉ邋ｉ邋Ｉ逡逑（ｔｒｅａ邋＇？ｃ／Ｄｕｒｉ＂邋Ｊｅｓｕｉｔ邋＂ｔｒａｎ－ｔｒａｎ－）邋＂ｎｓｉｎｇ＇逦＂ｔｉｍｓ＂邋＾ｍｏｄｅ邋ｌ，ａｕｔ0－邋＾ｎｒｅｓｈｏｉｄ邋．．邋ｉ邋逡逑＾８－°ｉ逦１逡逑Ｉ７兮逡逑＾６．０：邋｜邋？？逡逑Ｉ５．０；邋ｓ邋逦逡逑＾邋４．ＣＨ逦？逦逡逑？．邋１邋＊￣邋■逦１逦■邋１邋■邋■邋１邋■邋１邋■邋■邋■邋１逡逑２．０逦４．０逦６．０逦８．０逦１０．０逡逑（ａ）输入频率为８ＧＨｚ逡逑ｉ．８５４７0ｕｎｎ逦逦————逦逦—１逡逑ｆ邋Ｈｉ：；．邋ｉｌｆｌｌｌｌｉｌｓ逡逑１１．０＾邋Ｃｌｒｅｃｉ邋ｖ？：７？ｕｔｒ邋．＾ｒｅｓｕｉ？邋＂ｔｒａｎ－ｔｒａｎ＂）邋Ｔｉｓｉｎｇ＂邋？ｘＮａｍｅ邋－ｔ
图３－２２相位切换电路功能前仿真结果逡逑程分频器中，逻辑控制模块控制着相位切换的次数，是非常关键的一个模块。接下行功能仿真，结果如图３－２３。电路为了避免切换后信号有毛刺，采用的向前切换方式，０°—…４４５°－＞０°的顺序进行切换，即Ｓ７—Ｓ６４…４Ｓ１４Ｓ０。因为任何时刻只有一路信个控制信号中只有一个为高电平（高电平有效）。从图３－２３可以看出，控制信号每Ｉｎｓ程分频器电路的逻辑控制模块功能正确。逡逑整数分频器部分，由于其工作频率较低，主要确定其分频比范围是否达到指标即可。在境下，输入时钟信号设置为频率２ＧＨｚ，峰峰值０．３Ｖ，控制字Ｐ９？Ｐ３设置为１１１１１１１。因，所以五级２／３分频器都参与分频，因此理论上分频比应该为６３，此时输３１．７５ＭＨｚ。２／３分频链功能前仿真结果如图３－２４所示，第一行为输出信号的波形，第率曲线。由图可知，输出频率为３１．７５ＭＨｚ，所以整数可编程分频器模块功能正确。逡逑３８逡逑
逦６．０逦｜邋７．０邋；逦８．０逡逑图３－２１四分频电路分频功能前仿真结果逡逑ｇＪＪＩＷＴ＾Ｆｌ￣￣邋邋邋邋邋邋邋邋逦逦—逦：逡逑ＩＨ逦＾邋／Ｎ邋Ａ逦／＾＼邋／＾逡逑ｒｆ逡逑ｈ邋＼邋ｎ邋＼邋＂＂ｎ邋Ａ邋ｋ邋ｋ邋Ａ邋Ａ邋ａ逡逑Ｌ：ｊＶＪ邋ｌ邋；邋Ｕ邋ｕ邋Ｕ邋ｖ；邋Ｕ邋ｕ邋Ｖｊ邋＾邋ｊ邋Ｖｊ邋ｌ逡逑：Ｌ１２５｜逦／＼逡逑ｆ邋１１Ｉ逦／＇邋＼逡逑Ｓ邋ｉ－ｏｓｌ逦／逦＼逡逑！^箦危危苠义稀赍澹
本文编号：2779435
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN772
【图文】：
艺角－４５°Ｃ环境下进行功能仿真，检测其最高工作频率（最差情况）。逡逑设置电源电压１．８Ｖ，时钟输入端加频率为８ＧＨｚ，幅度为０．２Ｖ，直流偏置为１．６Ｖ的正弦波，仿真结果如逡逑图３－８邋（ａ），第一行为分频后输出波形，第二行为分频后输出波形的频率曲线。输出波形稳定后，信号频率逡逑为４ＧＨｚ，峰峰值约０．４Ｖ。所以，当高速二分频电路工作频率为指标中上限频率时，电路分频功能正确。逡逑１９－１邋／ｂｕｔ邋逦逦逡逑￡：：｜逦r>哪，逡逑ＪｉＭｉｌｌ邋１１邋：邋ｉ邋ｉ邋Ｉ逡逑（ｔｒｅａ邋＇？ｃ／Ｄｕｒｉ＂邋Ｊｅｓｕｉｔ邋＂ｔｒａｎ－ｔｒａｎ－）邋＂ｎｓｉｎｇ＇逦＂ｔｉｍｓ＂邋＾ｍｏｄｅ邋ｌ，ａｕｔ0－邋＾ｎｒｅｓｈｏｉｄ邋．．邋ｉ邋逡逑＾８－°ｉ逦１逡逑Ｉ７兮逡逑＾６．０：邋｜邋？？逡逑Ｉ５．０；邋ｓ邋逦逡逑＾邋４．ＣＨ逦？逦逡逑？．邋１邋＊￣邋■逦１逦■邋１邋■邋■邋１邋■邋１邋■邋■邋■邋１逡逑２．０逦４．０逦６．０逦８．０逦１０．０逡逑（ａ）输入频率为８ＧＨｚ逡逑ｉ．８５４７0ｕｎｎ逦逦————逦逦—１逡逑ｆ邋Ｈｉ：；．邋ｉｌｆｌｌｌｌｉｌｓ逡逑１１．０＾邋Ｃｌｒｅｃｉ邋ｖ？：７？ｕｔｒ邋．＾ｒｅｓｕｉ？邋＂ｔｒａｎ－ｔｒａｎ＂）邋Ｔｉｓｉｎｇ＂邋？ｘＮａｍｅ邋－ｔ
图３－２２相位切换电路功能前仿真结果逡逑程分频器中，逻辑控制模块控制着相位切换的次数，是非常关键的一个模块。接下行功能仿真，结果如图３－２３。电路为了避免切换后信号有毛刺，采用的向前切换方式，０°—…４４５°－＞０°的顺序进行切换，即Ｓ７—Ｓ６４…４Ｓ１４Ｓ０。因为任何时刻只有一路信个控制信号中只有一个为高电平（高电平有效）。从图３－２３可以看出，控制信号每Ｉｎｓ程分频器电路的逻辑控制模块功能正确。逡逑整数分频器部分，由于其工作频率较低，主要确定其分频比范围是否达到指标即可。在境下，输入时钟信号设置为频率２ＧＨｚ，峰峰值０．３Ｖ，控制字Ｐ９？Ｐ３设置为１１１１１１１。因，所以五级２／３分频器都参与分频，因此理论上分频比应该为６３，此时输３１．７５ＭＨｚ。２／３分频链功能前仿真结果如图３－２４所示，第一行为输出信号的波形，第率曲线。由图可知，输出频率为３１．７５ＭＨｚ，所以整数可编程分频器模块功能正确。逡逑３８逡逑
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本文编号：2779435
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