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WCDMA终端测试仪中低功耗、低杂散频率合成器的研究与设计

作　者: 郭鸿雁
导　师: 李素梅；魏廷锐
学　校: 天津大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: 锁相环低功耗 Σ-△调制 CX74038芯片
分类号: TN74
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 14次
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内容摘要

WCDMA终端测试仪主要用来测试WCDMA终端在各种状态下的性能指标,可广泛应用于WCDMA终端的设计、研发、生产及维修等领域。我国的WCDMA手机的市场份额在全球3G终端市场中处于绝对强势,但相应的终端测试仪国内还没有完全实现自主研发。本文所设计的频率合成器就是WCDMA终端测试仪射频模块的核心部分。本文首先阐述了锁相频率合成技术的基础理论及解决小数分频杂散问题的Σ-△调制技术,设计了一款具有低功耗、低杂散的适于WCDMA终端测试仪的频率合成系统。在设计过程中,提出以CX74038芯片为核心的频率合成系统的设计方案,采用双锁相环结构外部配以分频器、混频器的设计实现4路信号的输出。为降低系统的功耗,优化设计了整体电路结构,并重点设计了使工作于3.3V低电压下的RF-VCO和IF-VCO,实现了频率合成系统工作在3.3V低电压下;为降低系统的杂散,设计中采用了Σ-△调制技术,克服了传统方法电路复杂、调试困难等不足之处。此外,本文根据指标设定片内控制分频模块参数,设计了环路滤波器和分频器、混频器各部分电路,并通过ADS仿真软件完成从部分到整体的频率合成器的系统调试。仿真结果证明,本文所设计的这种应用于WCDMA终端综合测试仪的频率合成器,实现了低功耗、低杂散、低相位噪声、高速变频等良好性能,达到了设计要求。由于WCDMA终端测试仪具有模拟基站的作用,所以本文设计的低功耗频率合成器也可以用于WCDMA基站设计中,对于基站设备而言,低功耗则具有更大的现实意义。此外,本设计对其他通信系统的本振源设计及芯片CX74038的应用同样具有借鉴意义。

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中文摘要 3-4ABSTRACT 4-7第一章绪论 7-12 1.1 论文研究目的和意义 7-8 1.2 论文研究的国内外现状 8-9 1.3 论文的研究内容 9 1.4 本文创新点 9-10 1.5 论文的结构安排 10-11 本章小结 11-12第二章频率合成器设计的基本理论 12-31 2.1 锁相环基本理论 12-14 2.1.1 锁相环的组成 12-13 2.1.2 锁相环的数学模型 13-14 2.2 频率合成器基本原理及组成 14-21 2.2.1 鉴相器 15-16 2.2.2 环路滤波器 16-17 2.2.3 压控振荡器 17-20 2.2.4 分频器 20-21 2.3 频率合成器主要性能指标 21-23 2.4 相位噪声及杂散分析 23-26 2.5 Σ-Δ调制技术 26-30 2.5.1 Σ-Δ调制技术原理 26-28 2.5.2 Σ-Δ调制算法分析 28-29 2.5.3 Σ-Δ调制技术在小数分频频率合成器中的应用 29-30 本章小结 30-31第三章 WCDMA终端测试仪中频率合成器设计方案 31-53 3.1 设计要求 31 3.2 设计方案 31-33 3.3 具体电路模块设计 33-52 3.3.1 芯片的选取及片内分频比设计 33-38 3.3.2 晶振的选取 38 3.3.3 VCO 设计及仿真 38-48 3.3.4 环路滤波器设计及仿真 48-51 3.3.5 混频电路设计 51-52 3.3.6 分频器设计 52 本章小结 52-53第四章频率合成器系统设计结果及分析 53-60 4.1 CX74038 芯片仿真 53-56 4.2 频率合成器系统仿真结果 56-59 本章小结 59-60第五章结论与展望 60-62 5.1 结论 60 5.2 展望 60-62参考文献 62-65致谢 65

WCDMA终端测试仪中低功耗、低杂散频率合成器的研究与设计

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