2.4GHz双路锁相环频率综合器的研究与设计

锁相环论文 频率综合器论文
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基于锁相环(Phase-Locked Loop)的频率综合(Frequency Synthesis)技术是无线通信系统中的基本技术。频率综合模块作为本机振荡器产生精确的振荡信号,其性能对接收机起决定性作用。本文完成了一个工作在2.4GHz频段的基于PLL的频率综合器的研究与设计。首先对PLL频率综合器的背景知识做了简单介绍,说明了其主要用途。并简述了PLL频率综合器的发展历程、研究现状进行了简单的介绍。然后,介绍锁相环系统结构的基础,以及其中各个模块的作用和数学模型。在此基础上引入了基于锁相环的频率综合器,简要说明其以分频比为依据的分类。并介绍了关于相位噪声的基本概念。分模块对PLL频率综合器进行讨论,分别是鉴相鉴频器、电荷泵、压控振荡器和分频器。给出了本文所采用的各模块在环路内性能的优点,着重强调文章标题中提到的双环路滤波器结构的采用。最后,在仿真验证方面,采用tsmc0.18um混合信号射频工艺进行电路设计,并使用Cadence IC5141软件对电路进行仿真验证,采取1.8V单电压源。其中VCO模块采用pss+pnoise和tran分析,并给出其噪声等性能参数。对PFD给出逻辑仿真验证结果,对CP给出直流特性。最后给出整个系统频率综合的仿真结果。
摘要第3-4页
ABSTRACT第4页
第一章 引言第7-12页
    1.1 研究背景第7-8页
    1.2 发展历程及国内外研究现状第8-10页
        1.2.1 发展历程第8-9页
        1.2.2 国内外研究现状第9-10页
    1.3 论文研究内容第10页
    1.4 论文组织结构第10-12页
第二章 PLL频率综合器基本原理第12-26页
    2.1 PLL的系统级描述第12-20页
        2.1.1 类型和阶数第13-15页
        2.1.2 系统模型及系统函数第15-20页
    2.2 PLL频率综合器的结构第20-23页
        2.2.1 整数N型和小数N型PLL频率综合器第20-22页
        2.2.2 ∑-△小数N型PLL频率综合器第22-23页
    2.3 相位噪声简介第23-25页
    2.4 小结第25-26页
第三章 PLL频率综合器内部模块第26-51页
    3.1 鉴相鉴频器电路第26-33页
        3.1.1 鉴相器与传统的鉴相鉴频器第26-31页
        3.1.2 基于TSPC的鉴相鉴频器第31-33页
    3.2 电荷泵第33-43页
        3.2.1 单端CMOS电荷泵第34-42页
        3.2.2 全差分CMOS电荷泵第42-43页
    3.3 压控振荡器第43-50页
        3.3.1 交叉耦合互补振荡器第43-45页
        3.3.2 压控振荡器的参数性能第45-46页
        3.3.3 相位噪声的两个模型第46-50页
    3.4 小结第50-51页
第四章 2.4GHZ双路PLL频率综合器设计第51-70页
    4.1 PLL频率综合器中的噪声第51-55页
        4.1.1 PLL噪声模型第51-53页
        4.1.2 相位噪声优化第53-55页
    4.2 双路滤波器第55-59页
        4.2.1 双路PLL的特点第55-57页
        4.2.2 双路径结构中的噪声第57-59页
    4.3 PLL频率综合器各模块设计第59-68页
        4.3.1 压控振荡器的设计第59-62页
        4.3.2 鉴相鉴频器的设计第62-63页
        4.3.3 电荷泵电路的设计第63-65页
        4.3.4 分频器的设计第65-68页
    4.4 系统建模曲线第68-69页
    4.5 小结第69-70页
第五章 仿真结果及分析说明第70-79页
    5.1 各主要模块仿真第70-75页
        5.1.1 鉴相鉴频器仿真第70-71页
        5.1.2 电荷泵仿真第71-72页
        5.1.3 压控振荡器仿真第72-75页
    5.2 频率综合器系统仿真第75-78页
    5.3 小结第78-79页
总结及将来工作第79-81页
参考文献第81-84页
致谢第84-85页
个人简历第85页
在读期间的研究成果及发表的学术论文第85页
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