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快速锁定频率综合器的设计与实现

作　者: 刘晓鸣
导　师: 周健军
学　校: 上海交通大学
专　业: 电路与系统
关键词: 频率综合器锁相环快速锁定
分类号: TN74
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 82次
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内容摘要

无线通信标准的产生大多伴随着集成电路工艺的进步,其中的一些标准对射频接收前端内的频率综合器的锁定时间有严格的要求。射频接收前端通常都使用锁相环作为频率综合器。目前,无线通信系统中常用的是传统电荷泵锁相环结构。锁相环往往需要有较大的输出频率范围来适应宽带通信的需求,所以锁相环的核心模块电压控制振荡器一般使用单或多核宽带结构。这样的锁相环的锁定过程包括数字粗调(包括多核情况下的电压控制振荡器的选择)和模拟细调。数字粗调称为锁相环的跟踪阶段,而模拟细调称为捕获阶段。为了实现快速锁定,必须同时减少跟踪阶段和捕获阶段所用的时间。本文分别针对锁相环跟踪阶段及捕获阶段设计了电路来提高锁相环的锁定性能。在跟踪阶段,通过对传统的整数分频器进行的改进,实现了一种以0.5作为步长、低功耗、高工作频率的多模式分频器,同时设计了一种自动频率控制的算法;在捕获阶段,相对传统的三态鉴频鉴相器和电荷泵结构,提出了线性区间拓展的鉴频鉴相器与电荷泵结构,减小了传统结构中因为参考频率较大带来的频率滑移。频率滑移的出现将极大地影响锁相环的锁定时间。仿真结果验证了新型的多模式分频器自动频率控制及拓展线性区间的鉴频鉴相器与电荷泵结构。

全文目录

摘要  6-7
ABSTRACT  7-15
第一章绪论  15-19
  1.1 无线通信发展历史  15-16
  1.2 研究背景  16-17
  1.3 论文的主要工作和组织结构  17-19
第二章频率综合器基础  19-45
  2.1 频率综合器定义  19
  2.2 频率综合器的分类  19-24
    2.2.1 直接模拟综合器  20-21
    2.2.2 直接数字综合器  21
    2.2.3 锁相环频率综合器  21-24
  2.3 PLL 频率综合器的性能指标  24-27
    2.3.1 频率范围  24-25
    2.3.2 频率分辨率  25
    2.3.3 锁定时间  25
    2.3.4 频谱纯度  25-27
  2.4 电荷泵PLL 基本模块  27-34
    2.4.1 鉴频鉴相器  27-28
    2.4.2 电荷泵  28-30
    2.4.3 环路滤波器  30-31
    2.4.4 电压控制振荡器  31-32
    2.4.5 分频器  32-34
  2.5 电荷泵PLL 系统建模基础  34-42
  2.6 宽带PLL 锁定过程  42-44
  2.7 本章小结  44-45
第三章 0.5 步长多模式分频器  45-58
  3.1 多模式分频器概述  45-46
  3.2 量化噪声的抑制  46-47
  3.3 多模式分频器设计  47-54
    3.3.1 整体架构  47-48
    3.3.2 除0.5/1/1.5/2 单元  48-50
    3.3.3 除2/3 单元  50-52
    3.3.4 实际设计中的时序问题  52-54
  3.4 仿真结果  54-57
  3.5 本章小结  57-58
第四章自动频率控制  58-65
  4.1 自动频率控制概述  58
  4.2 自动频率控制设计  58-62
    4.2.1 自动频率控制系统  58-59
    4.2.2 频率比较  59-60
    4.2.3 算法设计  60-62
  4.3 仿真结果  62-63
  4.4 本章小结  63-65
第五章线性区间拓展的鉴频鉴相器与电荷泵  65-75
  5.1 传统鉴频鉴相器与电荷泵结构简介  65-67
  5.2 “消失边沿”检测  67-69
    5.2.1 C-PFDCP 中的“消失边沿”  67-68
    5.2.2 LRE-PFDCP 基本原理  68
    5.2.3 亚稳态问题  68-69
  5.3 LRE-PFDCP 电路设计  69-72
    5.3.1 “消失边沿”检测器  69-70
    5.3.2 脉冲计数器  70
    5.3.3 LRE-CP  70-71
    5.3.4 锁相环原型  71-72
  5.4 版图与仿真结果  72-74
  5.5 本章小结  74-75
第六章结论与展望  75-76
参考文献  76-79
致谢  79-80
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文  80

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