用于导航接收机的cmos锁相环设计

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1、用于导航接收机的CMOS锁相环设计郑瑞沣2016年1月中图分类号：TN432UDC分类号：621.3用于导航接收机的CMOS锁相环设计作者姓名郑瑞沣学院名称信息与电子学院指导教师陈越洋答辩委员会主席仲顺安申请学位工学硕士学科专业电子科学与技术学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2016年1月DesignofCOMSPhase-lockedLoopAppliedforNavigationReceiverCandidateName:RuifengZhengSchoolorDepartment:Inf

2、ormationandElectronicsFacultyMentor:YueyangChenChair,ThesisCommittee:Shun’anZhongDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor:ElectronicScienceandTechnologyDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefense:January,2016研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下

3、进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要锁相环在电子通信和信息处理系统中都有着广泛的运用。在无线收发系统中，锁相环的作用包含产生需要的本振信号、信号的调制与解调。在有线传输系统中，锁相环是时钟恢复电路的重要组成部

4、分。在数字系统中，锁相环产生的时钟信号的质量直接影响整个系统的性能。本文设计了一款低相位噪声电荷泵锁相环。其输出信号在1.2GHz附近，输入参考信号为62MHz，用于产生卫星导航接收机射频前端的本振信号。分频方式为整数20分频，也可以外接分频比控制信号后进行小数分频。CMOS电荷泵锁相环的设计从两个层面进行。第一个层面是对电荷泵锁相环的各电路模块（鉴频鉴相器、电荷泵、压控振荡器、分频器）的结构选择和电路设计。对各模块的不同实现方式进行了介绍，对最后选用的电路结构进行了详细分析。分析的内容有：非理

5、想效应的消除、对相位噪声优化、传输函数的推导与模型的选择。第二个层面是对环路的建模和环路参数的优化。把环路作为线性时不变系统，通过拉氏变换获得各模块噪声到输出的传函。再通过MATLAB将噪声的仿真结果代入传函计算，从而优化环路参数并指导模块电路的设计。整数分频锁相环电路的设计和仿真在Cadence平台下进行，采用SMIC180nm的CMOS工艺。对锁相环整体进行了电路和版图的设计与仿真。根据仿真结果，设计的CMOS电荷泵锁相环频率合成器能够产生需要的频率，各项指标达到设计要求。关键词：CMOS锁

6、相环；电荷泵；LC压控振荡器；s域线性模型I北京理工大学硕士学位论文AbstractPhase-lockedloops(PLL)havebeenwidelyappliedinbothcommunicationsystemsandinformationprocessingsystems.Inwirelesstransmissionsystems,PLLsgeneratelocaloscillations,modulateanddemodulatesignals.Incablecommunicati

7、onsystems,PLLisavitalpartsofCDR(ClockDataRecovery)circuit.Indigitalsystems,thequalityofclocksignalgeneratedbyPLLinfluencestheperformanceofthewholesystem.Alow-phase-noisechargepumpPLL,whichoutputsasignalnear1.2GHzwitha62MHzreferenceinputsignal，isdesig

8、nedandsimulated.ThePLL,designedtogeneratelocaloscillationsignalforRFfront-endofsatellitenavigationreceiver,canrealizeintegratefrequencydivisionwitharatioof20andcanrealizefractionalfrequencydivisionafterconnectingaperipheraldivisionratiocontroller.The