文档介绍：上海大学
博士学位论文
CMOS单片集成的Σ-Δ小数频率合成器设计
姓名:杨文荣
申请学位级别:博士
专业:控制理论与控制工程
指导教师:曹家麟
20050901
摘要关键词:小数频率合成器;;￡.△调制器:高速多模分频器;锁相环随着集成电路制造工艺和无线通信技术的迅速发展,实现全集成、多制式、低成本的无线收发器已成必然趋势。频率合成器作为无线收发器中的核心单元电路,是决定收发器性能好坏的关键因素,也是实现全集成无线收发器的主要难点。∑餍∈德屎铣善饔捎诤芎玫亟饩隽嘶仿反碛胄诺兰渚嘀涞拿埽哂衅率切换速度快、精度高、噪声小等优点,引起了人们越来越多的关注。本文简要回顾了无线通信系统中的频率合成技术,对高性能∑.△小数频率合成器的设计方法进行了深入的研究。针对传统分频器存在的缺陷,设计实现了一种新型的高速多模可编程分频器,与传统分频器相比,该分频器具有结构简单、可重用性好等诸多优点。为了解决无源滤波器中电容占用面积太大、难以集成的难题,提出了一种电容倍乘方法,有效减小了电容的面积,实现了三阶无源滤波器的片上集成。本文对不同类型的∑.△调制器的噪声成形效果进行了分析与比较,设计了一种输出为三位的三阶数字∑.△调制器对小数分频比进行调制,改善了频率合成器的带内噪声和杂散性能,获得了比较满意的结果。本文在详细分析压控振荡器的相噪声特性的基础上,总结出集成平面螺旋电感和变容管的制作方法,提出了一些改进措施,改善了它们的担⒉捎肅ひ眨实现了一个差分型、低相噪声压控振荡器。另外,本文还讨论了频率合成器中其他重要单元电路的设计方法,如电荷泵、相频检测器、锁定检测电路等等。本文在上述方法的研究基础上,完成了テ傻摹疲餍∈德屎成器的设计,并采用痾工艺流片验证。测试结果表明,本文设计的频率合成器的技术指标均达到了设计要求,可适用于无绳电话、、蓝牙、等多种基于尴咄ㄐ疟曜嫉奈尴咄ㄐ畔低场本文的主要创新点如下:采用工艺,设计实现了一种新型的高速多模可编程分频器,克服了频率合成器的速度瓶颈:提出了一种电容倍乘方法,解决了无源滤波器中大电容难以集成的问题;针对多模可编程分频器的要求,实现了一个输入为位、输出为坏娜资帧疲鞯髦破鳌、
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签名:盥日期:坐签名:烂导师签名:原创性声明本论文使用授权说明.:渤;,/。本人声明:所呈交的沦文是本人在导师指导下进行的研究工作。除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已发表或撰写过的研究成果。参与同一工作的其他同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全了解上海大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留论文及送交论文复印件,允许论文被查阅和借阅;学校可以公布论文的全部或部分内容。C艿穆畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑
第一章绪论课题背景管它存在镄⒃肷匦圆畹娜钡恪5酆细鞣矫娴囊蛩乜悸牵珻ひ帐在过去的几年里,数字无线通信技术迅猛发展,特别是那些工作在到刀蔚母鋈艘贫ㄐ挪罚⒄顾俣扔任>H恕>臀尴咄ㄐ挪范裕由于激烈的市场竞争以及电池供电时间的限制,导致制造成本和功耗成为了衡量产品性能的主要因素。上世纪年代初期,砷化镓器件的工作速度已达到以上。因此,在随后的一段时间内,无线通信系统中高速电路的设计就基本上以工艺为主。然而工艺昂贵的价格严重阻碍了移动通信产品的大众化,迫使人们去寻找其他替代工艺。例如双极⒄嗷⒑虷裙ひ斩荚经被用来制作过高速集成电路。后来,随着工艺的出现以及考虑到硅工艺的成本优势,射频电路的设计大多都转向了工艺。除成本优势之外,工艺还可以将高频电路和低频电路集成在一块芯片内,大大提高了电路的集成度。近年来,深亚微米工艺的迅速发展使得工艺实现射频集成电路成为了可能“”R话憷此担缏返淖畲蠊ぷ魉俣热【鲇谄渲圃旃ひ战刂蛊德单位增益带宽拇笮 D壳埃ḿň骞艿慕刂蛊德蚀笤嘉,而晶体管的截止频率已经超过了场效应管的截止频率,达到了以上。工艺在过去被认为不适宜高频电路制作,但随着工艺的改进、特征尺寸的不断减小以及采用铜连线等技术,其截止频率己接近的水平。工艺的截止频率还将随着工艺特征尺寸的进一步缩小而不断提高,。另外,工艺具有低功耗、低成本、高集成度的优势,是其它工艺无法比拟的,尽现射频集成电路有着非常诱人的前景。集成电路制造工艺的进步极大地促进了无线通信产业的发展,在不到年的时间里,无线通信由过去单一的语音传输发展到了如今集语音、数据、图像于一体的多媒体传输。期间,无线通信标准也在不断推陈出新,涌现出了榷嘀忠贫ㄐ疟曜肌F渲杏一些标准得到了人们的广泛认可,已成为全球各个地区的主流通信标准,如单片集成的∑.△小数频率合成