本文關(guān)鍵詞：深亞微米級CMOS數(shù)字廣播無線接收前端中頻率綜合器的研究　出處：《東南大學》2016年博士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：廣播與通信的數(shù)字化一直以來都是無線通信技術(shù)發(fā)展的重要方向。近年來出現(xiàn)了許多數(shù)字廣播標準,如DRM (Digital Radio Mondiale)和DAB(Digital Audio Broadcasting)。本文主要對數(shù)字廣播接收機芯片中的頻率綜合器進行分析研究,基于SMIC 0.18μm CMOS工藝設計完成了適用于數(shù)字廣播系統(tǒng)的鎖相環(huán)頻率綜合器模塊,并進行了流片驗證,最終與接收芯片進行了系統(tǒng)級測試與驗證。本文主要研究內(nèi)容創(chuàng)新點為：1.對目前主流的鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)進行了分析與設計,根據(jù)數(shù)字廣播中頻率綜合器的設計指標,選擇了整數(shù)分頻電荷泵鎖相環(huán)結(jié)構(gòu),進行了模塊參數(shù)制定與優(yōu)化,對各模塊指標進行了分配并進行了行為級的仿真。2.對LC調(diào)諧的壓控振蕩器(LC-VCO)進行了研究與設計�；贚TI模型與LPVT模型對相位噪聲的產(chǎn)生機理與優(yōu)化手段進行深入研究與分析,提出通過插入漏極電阻進行相位噪聲優(yōu)化的方法,并進行相關(guān)的定量分析；針對所需頻段,對諧振腔電容及電感的數(shù)值比例進行定量計算與仿真,優(yōu)化了無源器件的結(jié)構(gòu)與參數(shù)。針對所設計的LC-VCO調(diào)諧范圍與控制模式,設計并實現(xiàn)了基于查找表的自動頻率校準模塊。電路采用中芯國際SMIC 0.18μm RF-CMOS工藝實現(xiàn),對芯片進行鍵合測試。測試結(jié)果表明：設計的LC-VCO達到設計指標,并且具有優(yōu)越的相位噪聲特性,自動頻率校準模塊能夠完成校準功能。3.對鎖相環(huán)反饋分頻器進行了研究與設計。針對數(shù)字廣播系統(tǒng)的特殊性,反饋分頻器具有分頻比大、分頻范圍寬等特點。針對系統(tǒng)要求,本文設計了適用于寬帶VCO輸出信號的電流模邏輯(CML)結(jié)構(gòu)雙模預分頻器,并對其噪聲抖動性能進行分析與研究；針對PS計數(shù)器模塊,本文設計了適用于毛刺抑制的觸發(fā)器結(jié)構(gòu)。電路采用中芯國際SMIC 0.18μm RF-CMOS工藝實現(xiàn),對芯片進行鍵合測試。測試結(jié)果表明：所設計的電路能夠在寬頻帶輸入情況下完成分頻功能。4.對鑒頻鑒相器與電荷泵進行了研究與設計。本文采用無死區(qū)PFD結(jié)構(gòu),采用差分信號控制電荷泵電流的充放電；通過分析電荷泵的非理想特性對輸出雜散的影響,提出了雙誤差放大器電荷泵結(jié)構(gòu),優(yōu)化其電流失配性能。電路采用中芯國際SMIC 0.18μm RF-CMOS工藝實現(xiàn),對芯片進行鍵合測試。測試結(jié)果表明：所設計的鑒頻鑒相器邏輯正確且無死區(qū),所設計的電荷泵結(jié)構(gòu)改善了輸出電流失配特性。5.對輸出正交分頻器進行了研究與設計。基于本振方波疊加原理,對諧波混頻與諧波抑制原理進行分析與研究,設計了適用于諧波抑制混頻器的正交分頻器模塊,該模塊針對低頻本振能提供8路正交信號,以構(gòu)成諧波抑制混頻器所需的偽正弦信號。針對L波段高頻本振,則產(chǎn)生4路25%占空比的信號,以提高混頻器的轉(zhuǎn)換增益。電路采用中芯國際SMIC 0.18μm RF-CMOS工藝實現(xiàn),對芯片進行鍵合測試。測試結(jié)果表明：正交分頻器能夠正確輸出所需正交信號,并且配合諧波抑制混頻器能夠改善對三次與五次諧波的抑制特性。6.對所設計的鎖相環(huán)進行了芯片集成,實現(xiàn)了完整的鎖相環(huán)功能,并且配合射頻通道模塊進行了整體接收機芯片的集成,最終實現(xiàn)了完整的數(shù)字廣播接收系統(tǒng),并給出了相關(guān)測試結(jié)果。在實驗室環(huán)境下,成功實現(xiàn)了數(shù)字音頻信號的無線傳輸與接收。
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN934.3

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