多模CMOS頻率綜合器關(guān)鍵模塊設(shè)計及其整體優(yōu)化.pdf

1、隨著無線通信模式的不斷涌現(xiàn)，將多種通信制式集成在一個移動終端上已成為目前無線通信技術(shù)發(fā)展的趨勢，支持多模式、多標(biāo)準、多頻段的射頻收發(fā)機也因此成為人們研究的熱點。而作為射頻收發(fā)機的核心組成模塊之一，頻率綜合器是決定整個收發(fā)機性能的關(guān)鍵之一。本文對多模CMOS頻率綜合器關(guān)鍵模塊及其整體優(yōu)化進行研究與設(shè)計。
　　本文首先介紹了電荷泵鎖相環(huán)型小數(shù)頻率綜合器的基本原理和各個子模塊，推導(dǎo)出系統(tǒng)傳遞函數(shù)并建立線性化模型，然后根據(jù)其線性化模型分析

2、了環(huán)路的穩(wěn)定性、動態(tài)特性和噪聲性能，并給出了小數(shù)頻率綜合器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
　　本文設(shè)計的小數(shù)分頻器主要包括高速二分頻器、可編程整數(shù)分頻器和Δ-∑調(diào)制器。高速二分頻器采用源級耦合邏輯結(jié)構(gòu)的觸發(fā)器實現(xiàn)，在進行二分頻功能的同時產(chǎn)生四相正交本振信號。可編程整數(shù)分頻器包括四分頻器和2/3分頻器鏈，其中2/3分頻器鏈采用5級2/3分頻器級聯(lián)而成，并加入邏輯門實現(xiàn)分頻比的擴展。Δ-∑調(diào)制器用于實現(xiàn)量化噪聲的整形，采用了改進型MASH1-1-1

3、結(jié)構(gòu)，可以增加輸出序列長度以減小小數(shù)雜散。本文設(shè)計的自動頻率校準單元(AFC)基于頻率比較法，主要包括最優(yōu)控制字搜索模塊和環(huán)路帶寬校準模塊。最優(yōu)控制字搜索利用二進制搜索算法和最小值存儲來實現(xiàn)，環(huán)路帶寬校準則根據(jù)當(dāng)前分頻比和壓控振蕩器的調(diào)諧增益來調(diào)節(jié)電荷泵電流，以實現(xiàn)環(huán)路帶寬的恒定。
　　基于混合型FIR濾波的量化噪聲抑制技術(shù)，本文對小數(shù)頻率綜合器進行了系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計。Δ-∑調(diào)制器的輸出控制信號經(jīng)過延遲單元后，分別通過8路并行的可編程

4、整數(shù)分頻器和鑒頻鑒相器，最后由一個8輸入可編程電荷泵在模擬域進行電荷相加。混合型FIR濾波器能夠?qū)崿F(xiàn)全定制的量化噪聲整形，并且恒定的單位直流增益避免了噪聲放大的問題。
　　基于TSMC0.18μm RF CMOS工藝進行了電路設(shè)計和版圖設(shè)計，整個小數(shù)頻率綜合器的版圖面積為1.22×1.07mm2。其中Δ-∑調(diào)制器和自動頻率校準單元采用半定制設(shè)計方法，其余模塊均采用全定制設(shè)計方法。后仿真結(jié)果表明，在最差情況下小數(shù)分頻器的工作范圍為0