射频宽带LC压控振荡器的设计

发布时间：2017-09-27 02:32

  本文关键词：射频宽带LC压控振荡器的设计

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【摘要】：广播作为一种重要的信息传递媒体,经历了100多年的发展,已经从模拟调制方式渐渐向数字调制方式过渡¨。全球数字广播(DRM, Digital Radio Mondiale)和数字音频广播(DAB, Digital Audio Broadcasting)两种标准成为众多射频工作者的研究方向,兼容DRM/DAB调制方式的无线通信芯片的研制具有重大意义。DRM/DAB接收机为两次变频的低中频架构,作为单片收发系统,需要产生稳定可靠准确的本振信号(LO)。收发机性能的关键在于良好的锁相环系统(Phase Lock Loop,简称PLL),本文研究了PLL的核心部件电压控制振荡器(Voltage Controlled Oscillator,简称VCO)。本文研究了VCO的结构、性能,分析了VCO的起振条件和噪声,设计了一款包含16个子频段的宽带VCO。同时,考虑PLL环路能够快速锁定,本文设计了针对VCO优化的自动频率校准系统(Auto Frequency Calibration,简称AFC)。DRM标准的工作频段分为FM波段(78-108MHz)和AM波段(148.5kHz～27MHz),适合大范围广播。DAB标准的工作频段则分为L波段(1452～1492MHz)和Ⅲ波段(174-240MHz),适合本地域广播。为了覆盖所有波段,设计VCO频率范围为1.9～3.1GHz, VCO的相对带宽达48%,所以将VCO划分成16个子频带,共四位控制字。为了快速定位子频带,本文设计了一款全定制模拟计数器形式[3]的自动频率校准模块,采用二分查找法实现快速定位,查找时间控制在四个时钟周期内,AFC的仿真锁定时间为0.8μs。VCO和自动频率校准模块均采用标准0.18-μmRF-CMOS工艺进行仿真验证,并进行了流片、测试,测试结果满足设计要求。
【关键词】：宽带VCO 自动频率校准 相噪 全球数字广播 数字音频广播
【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】：TN752
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-15
• 1.1 课题背景及意义8-11
• 1.1.1 数字广播的发展8-10
• 1.1.2 DRM/DAB接收机研究现状10-11
• 1.2 压控振荡器(VCO)在环路中的作用11-12
• 1.3 研究内容和难点12-13
• 1.3.1 研究内容12-13
• 1.3.2 技术难点13
• 1.4 论文组织结构13-15
• 第2章 宽带VCO的设计15-42
• 2.1 振荡器原理15-35
• 2.1.1 振荡器的性能参数15-16
• 2.1.2 谐波振荡器的结构16-26
• 2.1.3 起振条件26-27
• 2.1.4 交流分析27-28
• 2.1.5 噪声分析28-35
• 2.2 宽带VCO的设计35-41
• 2.2.1 设计约束35-38
• 2.2.2 电路的非理想效应38-39
• 2.2.3 交叉耦合管尺寸W设计39-40
• 2.2.4 VCO设计总结40-41
• 2.3 工艺角41
• 2.4 本章小结41-42
• 第3章 自动频率校准(AFC)的设计42-51
• 3.1 AFC的概述42-45
• 3.1.1 传统AFC方式42-44
• 3.1.2 自动频率校准子带搜索算法44-45
• 3.2 数字模拟混合模式AFC的设计45-48
• 3.2.1 全定制计数器和计数开关45-47
• 3.2.2 流程图47-48
• 3.3 自动频率校准的仿真48-50
• 3.3.1 时序图48-49
• 3.3.2 仿真波形49-50
• 3.4 本章小结50-51
• 第4章 版图及测试51-64
• 4.1 VCO版图设计51-54
• 4.1.1 设计流程51-52
• 4.1.2 版图设计规则52-53
• 4.1.3 VCO版图53-54
• 4.2 VCO后仿与测试54-56
• 4.2.1 VCO上电波形54
• 4.2.2 VCO的测试54-56
• 4.3 数字版图综合56-61
• 4.3.1 现代数字IC设计流程56-57
• 4.3.2 AFC综合57-60
• 4.3.3 系统总版图60-61
• 4.4 AFC的测试61-63
• 4.4.1 测试方法61-62
• 4.4.2 测试结果62-63
• 4.5 本章小结63-64
• 第5章 总结与展望64-66
• 参考文献66-70
• 攻读硕士学位期间发表的论文70-72
• 致谢72

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本文编号：927153