低相噪硅雷达射频频率源的研究与设计

分析了频率源中各个模块的噪声传递函数,确定影响近端噪声的模块分别是鉴频鉴相器-电荷泵(PFD-CP)、分频器;在默认分频器相位噪声为-158dBc/Hz,通过matlab建模推断,需要PFD-CP模块在10kHz频偏处的输入噪声达到-143dBc/Hz,才能实现频率源输出信号在10kHz频偏处相位噪声-107dBc/Hz。采用0.18μmSiGe BiCMOS工艺,设计了整块芯片,着重优化了PFD-CP模块的输入噪声,经过spectre仿真,PFD-CP模块的输入噪声为-146dBc/Hz,经过实测,输出信号在10kHz频偏处相位噪声为-108dBc/Hz,达到设计预期。     

4～8 GHz宽带频率合成器的设计

研究了一种采用ADI公司的ADF4153小数N分频PLL频率合成器芯片来实现宽频带、小步进的频率合成器的方法.ADF4153可以实现无线通信系统接收机和发射机中本地振荡器,他包括低噪声的数字鉴频鉴相器、电荷泵和可编程分频器.该频率合成器频率范围4～8 GHz,步进1 MHz,且在8 GHz输出时,相位噪声低于-85 dBc/Hz@1 kHz.     

一种低相位噪声的UHF频段小数分频频率综合器

提出并实现了一款采用相位噪声优化技术的特高频(UHF)频段小数分频频率综合器,其工作频率为0.8～1.6 GHz.采用死区消除技术减少了鉴频鉴相器和电荷泵的噪声对系统的影响.采用分布式变容管结构和二阶谐波滤除技术设计压控振荡器,使压控振荡器获得了更低的相位噪声.采用新型的陷波滤波技术设计△-∑调制器,进一步降低带内相位噪声和系统的杂散.采用TSMC 180 nm CMOS工艺进行了流片验证.测试结果表明该频率综合器在0.01,1和10 MHz频偏处的最大相位噪声分别为-95,-127和-146 dBc/Hz,杂散抑制低于-81 dBc,而频率综合器芯片的功耗仅为20 mW,芯片面积为2.5 mm×1.1 mm.     

基于电感电容振荡器的电荷泵锁相环的设计

设计并实现了一种采用电感电容振荡器的电荷泵锁相环,分析了锁相环中鉴频/鉴相器(PFD)、电荷泵(CP)、环路滤波器(LP)、电感电容压控振荡器(VCO)的电路结构和设计考虑。锁相环芯片采用0.13μm MS&RF CMOS工艺制造。测试结果表明,锁相环锁定的频率为5.6～6.9 GHz。在6.25 GHz时,参考杂散为-51.57 dBc;1 MHz频偏处相位噪声为-98.35 dBc/Hz;10 MHz频偏处相位噪声为-120.3 dBc/Hz;在1.2 V/3.3 V电源电压下,锁相环的功耗为51.6 mW。芯片总面积为1.334 mm2。     

应用于射频收发机的低功耗频率综合器

基于0.18μm 1P6M CMOS工艺,设计并实现了一种用于工作在2.4 GHz ISM频段的射频收发机的整数型频率综合器。频率综合器采用锁相环结构,包括片上全集成的电感电容压控振荡器、正交高频分频器、数字可编程分频器、鉴频鉴相器、电荷泵、二阶环路滤波器,为接收机提供正交本地振荡信号并驱动功率放大器。通过在PCB板上绑定裸片的方法进行测试,测试结果表明,压控振荡器的频率覆盖范围为2.338～2.495 GHz;锁定频率为2.424 GHz时,频偏3 MHz处的相位噪声为-113.4 dBc/Hz,带内相位噪声为-65.9 dBc/Hz;1 MHz处的参考杂散为-45.4 dBc,满足收发机整体性能指标的要求。在1.8 V电源电压下,频率综合器整体消耗电流仅为6.98 mA。芯片总面积为0.69 mm×0.56 mm。     

一种10GHz 0.13µm CMOS 低杂散低抖动锁相环

介绍了一种10 GHz低杂散、低抖动锁相环电路。利用改进的压控振荡器和具有较小延迟复位时间动态鉴频鉴相器有效降低锁相环相位噪声,同时讨论了高频分频器噪声以及电荷泵电流失配的优化方法。电路采用中芯国际0.13µm 1.2V射频CMOS工艺实现。测量结果表明,锁相环RMS抖动为757 fs (1KHz到10MHz); 在10 kHz、1 MHz频偏处的相位噪声分别为-89与-118.1dBc/Hz;参考频率杂散低于-77dBc。芯片面积0.32 mm2,功耗30.6mW。     

CMOS低相位噪声频率合成器设计

基于工业自动化无线网络的需求,设计了一款低相位噪声小数分频频率合成器。频率合成器通过采用一个1.4~2.2GHz超低压控灵敏度压控振荡器和可调同相/正交分频器,能够实现在220~1 100 MHz范围内产生同相/正交信号。此外,还采用了相位开关预分频器用于降低锁相环相位噪声,自校准充电荷泵用于抑制过冲,相位频率检波器用于缩短稳定时间。频率合成器采用TSMC 0.18μm CMOS工艺制造,芯片面积1.2mm2,供电电压1.8V,功耗仅为15mW。在200kHz环路带宽内,测得的最小相位噪声在10kHz和1 MHz频偏时分别为-106dBc/Hz和-131dBc/Hz,能够在13.2μs内达到稳定。     

6.5GHz锁相环单片集成电路设计

设计了一个锁相环频率合成器芯片,该芯片可用在无线接收系统的发射上变频和下变频中实现本振功能。该芯片通过外接滤波器和压控振荡器,构成完整的锁相环频率合成器。芯片的结构包括低相噪数字鉴频鉴相器、可编程参考分频器、双模预分频与A计数器和B计数器构成的N分频器、低温漂基准源、高精度电荷泵和4个24 bit的寄存器等。基于0.35μm SiGe工艺,芯片面积为1.4 mm×1.7 mm,归一化本底噪声-222 dBc/Hz,6.5 GHz时电流约为23 mA。基于芯片宽射频输入范围的特点,很多高频系统可省略倍频器,从而简化系统结构,降低成本。     

一种应用于调频接收机，使用低噪声滤波器和量化噪声抑制技术的ΔΣ分数型频率综合器

本文提出一种应用于调频接收机的ΔΣ 分数型频率综合器,该设计采用130nm CMOS 工艺流片。该设计集成了一种占据较小芯片面积,并可以有效降低输出噪声的低噪声滤波器。同时,采用了通过减小分频器步长所实现的量化噪声抑制技术。该频率合成器不需要使用片外元器件,占用0.7 mm2的面积。测试结果表明,环路带宽为200 kHz的情况下,从10 kHz到100 kHz频偏处的带内相位噪声低于-108 dBc/Hz,1 MHz频偏处的带外相位噪声达到-122.9 dBc/Hz。量化噪声抑制技术使带内和带外相位噪声分别降低15dB和7dB。积分均方相位误差小于0.48°。整个频率综合器消耗7.4mW的功耗,频率精度小于1 Hz。     

433 MHz ASK接收机中低噪声锁相环的设计

采用0.18 μm CMOS RF工艺,实现了一款用于433 MHz ASK接收机的低噪声锁相环.系统采用优化的电源组合和合理的版图布局避免模块间的噪声干扰;VCO模块运用LC滤波器、LDO调压器,结合开关电容阵列调谐技术,提高相位噪声性能;针对鉴频鉴相器和电荷泵的非线性问题进行详细讨论和优化,提高了线性度.测试结果表明,电源电压为3.3 V时,偏置电流为7 mA,中心频率为433 MHz,在频偏100 kHz和1 MHz处,相位噪声分别为-96.47 dBc/Hz和-126.96 dBc/Hz.