x波段锁相环电路设计论文

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1、西安电子科技大学硕士学位论文X波段锁相环电路的设计姓名：项萍申请学位级别：硕士专业：集成电路系统设计指导教师：张玉明201201摘要锁相环是各种无线设备重要的组成部分，其中X波段锁相环更具有广泛应用，所以对X波段锁相环的研究具有非常重要的意义。GaAsHBT具有器件速度快、相位噪声低、工作频率高以及抗辐照性能好等特点，所以本文基于lt．tm的GaAsHBT工艺设计了一款X波段锁相环。本文首先阐述了锁相环的工作原理和性能参数，研究了其噪声性能和环路参数的确定流程。然后完成了锁相环电路各个模块的详细设计过程。其中，采用小信号S参数设计了压控振荡器，其相

2、位噪声达至1]-117．4dBc／Hz@l},倒lz；高速可编程分频器采用新结构的可预置D触发器构成，可实现的分频比为135-263且分频精度高；另外，设计的鉴频鉴相器几乎不存在鉴相死区、电荷泵的电流匹配特性好。本文设计的锁相环系统的仿真结果显示，分辨率为50MHz，锁定时间约为7ps，频率范围为9．80GHz．10．15GHz，共有8个频道，且频率准确度好，输出信号稳定。最后，在考虑了数模混合电路版图设计的注意事项后，完成了锁相环各模块的版图设计。关键词：GaAsHBT锁相环X波段AbstractSincethephase-lockedloop(

3、PLL)istheimportantpartofwirelessequipmentsandX-bandPLLsarewidelyused，itisnecessarytoresearchonX-bandPLLs．BecauseGaAsHBTischaracterizedbyhighspeed，lowphasenoise，higlloperatingfrequency,strongradiationabilitytoradimionandSOon,thedesignofanX-bandPLLin1pmGaAsHBTprocesstechnologyha

4、sbeenproposedinthisthesis．FirstlytheoperationprinciplesandperformanceparametersofaPLLhasbeenintroduced，thenoiseperformanceanddesigningofloopparametersalsobeeninvestigated．ThenthedesignofeachfunctionblockinthisPLLisgivenindetail．TheVCOisdesignedbyusingthesmall—signalSparameters

5、，andthephasenoiseof·117．4dBc／Hz@1MHzisachieved．Adivisionratioof135—263andhighdivisionprecisionareachievedbyahi曲-speedprogrammablefrequencydividerwhichismadeupwithanewstructure．Inaddition,thePFDwhichisvirtuallyfreeofdeadzoneandthechargepumpwitllhighcurrentmatchingcharacteristic

6、aredesigned．Atlast，theproposedcircuithasbeensimulated．TIlissimulationresultsoffrequencyresolution50MHz,locktime7ps，outputfrequencyrange9．80GHz-10．15GHzwith8channelarcachieved，theperforamceofthisPLLhasbeenshownstableandhighprecision．AccordingtothecharacterofMixed-Signalcircuits

7、，thelayoutofthePLLhasalsobeencompletedinthispaper．Keywords：GaAsHBTPLLX-band第一章绪论1．1研究背景与意义随着无线技术的迅猛发展，满足各种需求的无线系统应运而生。’在民用方面，无线网、移动通信、卫星广播、卫星导航等无线系统影响着人们生活的方方面面；在军用方面，有军用卫星、雷达以及电子对抗设备等系统。而无论哪一种无线系统，射频发射机都是这些系统中不可或缺的一部分。因此，人们对射频发射机投入了大量的研究。一般无线系统发射机的框图如图1。l所示，其包括混频器、调制器、功率放大器等，

8、但无论何种结构的发射机都需要一个能使之无差错工作的本振信号(LO)llJ。产生可变本振信号的方法有倍频／混频、直接数字频率