低杂散宽带频率合成器关键技术研究

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1、低杂散宽带频率合成器关键技术研究AStudyofKeyTechnologyofLowSpurandWidebandFrequencySynthesizer学科专业：微电子学与固体电子学研究生：韩旭指导教师：张平副教授天津大学电子信息工程学院二零一五年十一月摘要随着移动通信的迅猛发展，对相关芯片的设计要求也越来越高。宽带无线通信由于其平均功率低、频谱利用率高、保密性好及抗干扰能力强等特点，已日渐成为现代通信的主流方式。宽带频率合成器是宽带无线通信芯片的核心模块，是学术和产业界研究的热点。本文以宽带频率合成器关键技术为主要研究内容，首先介绍了频率合成器的基本原理和结构

2、组成；然后着重分析研究了影响宽带频率合成器的杂散因素与改善方法，以及宽带LC-VCO的设计方法；最后，对宽带频率合成器的核心模块电路进行设计。为了解决电流不匹配问题，设计了带虚拟支路的电荷泵电路；为了解决调谐增益的指数变化，设计了带有开关电容阵列和开关可变电容阵列的宽带LC-VCO；为了给频率合成器中相关模拟模块提供稳定的电源，设计了一款无片上电容的低压差线性稳压源电路。本文电路采用GlobalFoundry的0.18μmCMOSRF工艺。仿真结果表明：电荷泵的电流适配小于0.25%，压控振荡器的控制电压变化ΔVctrl为0.5Mv/μs，压控振荡器的振荡频率为1

3、.23GHz-2.57GHz，频率覆盖范围为70%，调谐增益为17-30MHz/V，在2.57GHz处的相位噪声为136dBc/Hz@1MHz。流片后进行测试，测试结果基本满足设计指标。关键词：低杂散，宽带压控振荡器，调谐增益，电荷泵ABSTRACTWiththerapiddevelopmentofmodernmobilecommunications,mobilecommunicationchipdesign’srequirementsarealsoincreasing.Widebandwirelesscommunicationsduetoitslowaverag

4、epower,highspectrumefficiency,securityandgoodandstrongmultipathresolutioncapability,hasgraduallybecomeamainstreamwayofmoderncommunication.Widebandfrequencysynthesizeristhecoremoduleofwidebandmobilecommunicationschip,whichisahotresearchfieldinbothacademicandindustrialfields.Inthispaper

5、,thewidebandfrequencysynthesizerkeytechnologyisthemainresearchcontent.Firstly,Iintroducethebasicprinciplesandstructuresofthefrequencysynthesizercomposition.Andthenfocusesontheinfluenceofwidebandfrequencysynthesizerspuriousfactorsandimprovingmethods,aswellaswidebandLC-VCO'sdesignmethod

6、s.Finally,thecoremodulecircuitstructureofwidebandfrequencysynthesizerareanalysisedanddesigned.Inordertosolvethecurrentmismatch,Idesignachargepumpcircuitwithavirtualbranch.InordertosolvethechangeoftuninggainofbroadbandLC-VCO.Idesignaswitchedcapacitorarrayandswitcheswithavariablecapacit

7、orarray.Inordertoprovideastablepowersupplyforanalogmodules,Idesignacap-lesslowdropoutlinearregulatorsupplycircuit.ThecircuitisdesignedandsimulationedbyGlobalFoundry0.18/μmCMOSRFprocess.Simulationresultsshowthatthechargepumpcurrent'smismatchislessthan0.25%.TheVCOcontrolvoltageis0.5Mv/μ

8、s.The