硅基毫米波頻率綜合器關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)迅速發(fā)展和智能終端的廣泛普及，人們對無線數(shù)據(jù)傳輸速率的要求越來越高，毫米波通信正逐漸成為研究熱點(diǎn)。頻率源為毫米波通信中收發(fā)系統(tǒng)提供本振，其相位噪聲、調(diào)諧范圍、頻率穩(wěn)定度和功耗對整個(gè)收發(fā)信號質(zhì)量至關(guān)重要。本文以國內(nèi)毫米波無線通信標(biāo)準(zhǔn)Q-LINKPAN為背景，采用TSMC90nm CMOS工藝，設(shè)計(jì)了45GHz毫米波鎖相環(huán)關(guān)鍵電路芯片。論文主要內(nèi)容如下:
　　本文首先對整數(shù)型鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了介紹，分析了環(huán)路濾波器的計(jì)算方

2、法并對環(huán)路相位噪聲進(jìn)行了建模。對壓控振蕩器的相位噪聲模型進(jìn)行了分析，由此得到幾種改善相位噪聲的方法。壓控振蕩器采用電流源偏置的電感-電容交叉耦合結(jié)構(gòu)，為了減小諧振腔中的寄生電容，交叉耦合對管采用共質(zhì)心對稱的版圖布局并采用變壓器隔離諧振腔電路和緩沖電路。為了提高仿真結(jié)果和測試結(jié)果的一致性，重新設(shè)計(jì)工藝庫中的電感和變壓器，采用HFSS對壓控振蕩器整體版圖進(jìn)行了后仿真。經(jīng)過測試，壓控振蕩器的輸出調(diào)諧范圍:42.4～49.8 GHz。在頻率46

3、 GHz處相位噪聲為:-99.7dBc/Hz@1MHz，測試結(jié)果和仿真結(jié)果吻合度較好。
　　鑒頻鑒相器采用基于邊沿觸發(fā)D觸發(fā)器與邏輯門結(jié)構(gòu)，通過在復(fù)位信號中加入適當(dāng)延遲單元來消除鑒頻鑒相器死區(qū)，同時(shí)提高電路鑒相精度。電荷泵電路結(jié)構(gòu)采用的是高增益誤差運(yùn)放將兩個(gè)支路漏極電壓鉗位在相同電位，從而確保兩個(gè)支路電流精確復(fù)制，充放電流相等，通過后仿真驗(yàn)證了電路功能。分析了鑒頻鑒相器和電荷泵整體的相位噪聲模型，相位噪聲模型對于優(yōu)化鑒頻鑒相器和電