应用于卫星导航频段锁相环频率综合器的设计

发布时间：2020-10-31 05:35

　　 频率综合器是一种高精度、高稳定的频率产生系统,用于在卫星导航系统接收机中产生重要的本振信号。随着卫星通信的快速发展,频率综合器的使用范围越来越广,所以在当今的卫星通信中,要求接收机能够兼容多种工作场合的工作频段。因此,更大的频率输出范围,更低的系统噪声和系统功耗,易于小型集成化成为了频率综合器芯片的设计目标。出于信道间隔和信道切换灵活度的考虑,小数型频率综合器取代整数型频率综合器成为了更好的选择。本文选取锁相环作为卫星导航接收机系统中频率综合器的结构。基于小数分频锁相环系统的复杂性,频率综合器采用自顶向下的设计流程,首先通过MATLAB对锁相环进行稳定性分析和环路参数的确定,然后利用Cadence平台进行电路级设计,从而保证锁相环系统的可靠性。在完成锁相环系统电路级设计之后,还需要对系统进行性能评估,得到锁相环系统的整体噪声性能。在分析系统噪声性能时,本文首先推导和分析了锁相环系统的噪声传递函数,并通过噪声传递函数为锁相环系统建立了MATLAB噪声模型,将电路各模块单独仿真时得到的噪声数据导入至MATLAB噪声模型中,拟合成最终的整体系统噪声。传统运放型电荷泵受工艺角和环境温度的影响,会恶化电荷泵的充放电电流,使充放电电流不匹配。本文提出了一种新型电荷泵电路,根据电荷泵工作时工艺角和温度的不同,在电荷泵电路中加不同的补偿电流。补偿电流降低了电荷泵的电流失配比,优化了整体环路的相位噪声。本文详细分析了整数分频和小数分频的特点,枚举了不同的小数分频方案,根据数字调制器的原理特点,设计了一款输入位宽20bit的MASH1-1-1数字调制器,通过了Cadence平台的验证,完成了MASH1-1-1数字调制器的版图。本文采用SMIC0.18umCMOS工艺设计了一款小数型锁相环频率综合器。通过仿真结果表明,频率综合器的输出频率范围为1.45GHz~1.8GHz,相位噪声为-121dBc/Hz@1MHz,锁定时间为12us左右,整个锁相环频率综合器芯片符合卫星导航系统接收机的指标。
【学位单位】：桂林电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN74;TN967.1
【部分图文】：

第二章 频率综合器系统的分析与建模表 2-1 三阶低通滤波器参数C1(pF) C2(pF) R2(k ) C3(pF) R3(k )0.58 21.88 65.6 0.3 50.7

19图 2-18 参考源频率噪声情况图 2-18 可知，锁相环频率综合器在参考频率 163Mrad/s 处，对应的参-59.4dB。这说明在锁相环频率综合器系统当中，参考源噪声被环路有

图 2-19 闭环函数幅频特性 2-19 展示了整个锁相环频率综合器的闭环系统特性，从图中可知，系约为 4.73Mrad/s。§2.4.2 系统的噪声于锁相环频率综合器系统复杂庞大，系统在电路级仿真时容易出现 PN敛的现象，加上电路级仿真速度相对较慢。为了加快噪声仿真速度AB 平台搭建对应的噪声等效模型，将各个模块的单独噪声拟合为系统为一种较优的解决方案。根据锁相环频率综合器的系统结构，建立对应型，如图 2.20 所示。+VCOPFD+CP+LFICP/2π F(s) KVCO/s1/NdivDivider+ +Prescaler1/Npre++ +
【参考文献】

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相关博士学位论文 前2条

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本文编号：2863513