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博士学位论文 基于锁相环结构的900MHzCMOS频率综合器设计
摘要
近年来由于无线通信技术的飞速发展相关领域的集成电路的设计研究也受到越来越多的关注同时由于工艺技术的不断进步MOS器件的特征频率fT也可以达到几个GHz或更高的水平原来在射频微波领域占主导地位的三五族化合物半导体工艺如砷化镓GaAs及硅双极型工艺也有逐渐被CMOS工艺所取代的趋势采用CMOS工艺进行射频电路设计的一个诱人之处是由于基带信号的处理均采用数字方式实现而现在绝大多数的数字电路采用CMOS工
艺因此采用CMOS工艺进行射频模拟电路设计就有可能将射频部分与基带部分的电路集成
在一起这也正符合单片系统集成SOC的发展趋势频率综合器用于产生本地振荡信号是无线射频收发器前端中最重要的一个模块也是设计难度与论文工作的贡献可以归纳为以下几个方面1我们对三阶电荷泵锁相环结构的频率综合器进行了系统模型分析通过该系统模型可以为电路级设计提供理论指导2通过对系统中各个模块噪声传输函数的分析我们发现压控振荡器的相位噪声对整个系统的相位噪声的影响是最主要的考虑到超深亚微米工艺条件下传统MOS器件模型比如BISM在射频应用中可能存在高阶微分的不连续性为了克服这个问题我们提出了一种适用于计算机辅助分析的非线性相位噪声分析模型即基于MOS器件的表面势模型采用常微分方程偏微分方程相结合的方法来分析MOS电感电容压控振荡器的相位噪声3在电路设计中我们提出了一些新颖的或改进的电路结构这其中包括采用开关电容实现部分调谐的电感电容压控振荡器输出电流可调且不受外部电源电压和温度变化影响的电荷泵高速多模频率除法器以及具有新颖的初始化电路的环路滤波器采用开关电容实现部分调谐就可以利用一个压控振荡器同时满足发送与接收频段而跳过它们之间的无用频段通过可变电流
的电荷泵可以根据需要来改变频率综合器系统的性能而不受电源电压和温度变化的稳定的电摘要荷泵电流有助于改善诸如相位噪声等方面的性能使用滤波器初始化电路可以提高系统启动时的速度而多模频率除法器可以扩展频率综合器输出信号频率的覆盖范围电路设计采用中芯国际SMIC 0.18μm的CMOS单层多晶六层金属标准数字逻辑工艺并对两种电感电容压控振荡器进行了流片测试与分析比较某些性能指标达到预期效果
关键词CMOS 电荷泵锁相环 分数N频率综合器 相位噪声 电感电容 压控振荡器 电流可调电荷泵 多模频率除法器 具有初始化电路的环路滤波器
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- 博士学位论文-基于锁相环结构的900MHzCMOS频率综合器设计
基于锁相环结构的900MHz CMOS频率综合器设计.KDH [6.63MB]
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