锁相环频率合成器的设计与实现

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1、摘要近几年来，无线通信获得飞速发展。随着其应用领域的不断扩张，市场对低功耗、低造价、高性能、高集成度的收发机的需求也越来越高。而射频技术的发展和集成度的提高，使之成为可能。在无线通信收发机中包含一个很重要的模块，频率合成器。它通过产生一系列与参考信号具有同样精度和稳定度的离散信号，为频率转换提供基准的本地振荡信号。频率合成器设计的优劣直接影响到无线通信收发机的性能、成本，故其实现方式一直给设计者提出挑战。锁相环频率合成器的设计实现是本课题所要阐述的重点，论文的基本结构如下：首先，简要介绍了无线通信系统的组成，指出频率合成器在整个系统中的作用以及设计过程中所需考虑的性能参

2、数。接下来，分析不同结构频率合成器的优缺点，提出设计目标：锁相环频率合成器。第一章还将给出设计的总体框图。第2章，将深入讨论锁相环频率合成器的组成结构，及各个模块的工作原理，如：压控振荡器、鉴频鉴相器、电荷泵、可编程分频器等，并给出其相应的仿真结果。在对压控振荡器的设计中，提出了一种新的调整频率范围的方法。锁相环频率合成器又分为整数分频和分数分频，根据其定义的不同具有不同的实现方式。本课题的设计包含了整数分频和时下最流行的△一∑分数分频，论文将在第3章具体阐述这二者的实现原理。通常情况下，SPI(串行外部总线接口)是用来传输串行数据的，但在本课题的设计中，SPI又被赋予

3、新的功能。它要为频率合成器提供可变的分频比，而且还包含参考信号的产生、A一∑调制器的数字实现。SPI的基本概念及其相关知识将在第4章进行讲述。仿真是设计过程中一个必不可少的环节，尤其是在本设计中，既包含模拟电路的设计，也包含数字模块的设计，数模混合仿真就显得更加重要。论文将在第5章给出SPI和频率合成器的数模混合仿真结果。最后是本论文的结论部分。关键词锁相环：整数频率合成器；分数频率合成器；混合仿真AbstractOverthelastfewyears，thewirelesscomunicationmarkethasexperiencedanexponentialgro

4、wth．ThiSrapidgrowthofwirelessappIicationsleadstoanincreasingdemandoffullyintegrated，low—cost，Iow—powerandhigh—performancetransceivers．Theadvancementofradiofrequency(RF)technologyandmoreintegrationmakeitpossible．OneofthemostcriticalblocksinawirelesstransceivetiSthefrequencysynthesizer，whi

5、chisusedasalocaloscillatorforfrequencytranslationintheRFwirelesstransceivers．Itgenerateslargenumbersofdiscretefrequencysignal，whichhasthehighprecisionandstabilizationasthesameofreferencefrequency．ThefrequencysynthesizeriSana11一importantcomponentintermsofperformanceandcostofwirelesstransc

6、eivers．Consequently，thedesignandimpIementationchallengedesignersallthroughthetime．ThethesisfocusesonthedesignofPLL—based(phaselockedloop)frequencysynthesizer．TheorganizationofthiSthesisisasf0110ws：Atfirst，thethesistelIsofindetailthebuildupsofawirelesscommunicationsystem．Thefundamentalsof

7、thefrequencysynthesizerincludingitsrole，application，implementation，andkeyparametersarereviewed．Varioussynthesizerarchitecturesandtheirprosandconsarediscussed．ThewholedesignframeworkiSalsopresentedinChapterone．InChapterII，thebasisofPLL—basedfrequencysynthesizerarecovered．T