DVB-T接收机中频率综合器的研究

论文题目: DVB-T接收机中频率综合器的研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 微电子学与固体电子学

作者: 何捷

导师: 洪志良,闵昊

关键词: 频率综合器,环路稳定性,参数设计,相位噪声,等效噪声模型,噪声估计,差分电荷泵,差分压控振荡器,分频器,稳定性优化,稳定性补偿,噪声优化

文献来源: 复旦大学

发表年度: 2005

论文摘要: 本文从应用于数字地面电视广播DVB-T接收机中的频率综合器研究为出发点,首先,简单介绍了DVB-T接收机对频率综合器的性能要求,概括了频率综合器的结构和分析方法。在此基础上,着重研究了频率综合器的环路参数设计和噪声估计方法,并采用TSMC0.25μm CMOS工艺设计了一个窄带的频率综合器加以验证。 在环路参数设计方面,本文定量分析了环路参数由于工艺、电压和温度等条件的变化对整个环路稳定性的影响,并在此基础上,提出了基于稳定性优化的环路参数设计方法。 在噪声估计方法,建立了对电荷泵等效噪声估算的采样噪声模型,并且进一步的采用了基于环路的噪声参数模型和基于性能指标的噪声参数模型来估算整个环路的相位噪声。 在电路设计方面,详细的论述了各个模块的实现方法。研究了差分电荷泵存在的问题并提出了相应的改进技术,同时依据稳定性分析提出了结构简单的稳定性补偿电荷泵;另外本文还提出了采用开关阶跃变容器的全差分压控振荡器电路;并研究总结了低噪声分频器的原理和电路结构。 最后,通过仿真和芯片测试,验证了本文提出的基于稳定性优化的参数设计方法,以及电荷泵的采样等效噪声模型的准确性和环路噪声估计方法的可行性;也验证了新电路结构如差分电荷泵及差分压控振荡器的可行性。 论文论述了从频率综合器的系统级参数设计到电路设计的完整流程,在此基础上,文章最后提出了噪声优化的方法,为进一步的研究工作提供的很好的参考。

论文目录:

目录

摘要

Abstract

前言

研究背景

论文的主要工作和贡献

论文的组织结构

第一章 DVB-T接收机中频率综合器的性能

1.1 引言

1.2 DVB-T简介

1.3 基本概念—相位噪声和时钟抖动

1.3.1 相位噪声

1.3.2 时钟抖动

1.4 DVB-T接收机中频率综合器的性能估算

1.4.1 理想OFDM信号的表示

1.4.2 相位噪声对OFDM接收信号的影响

1.4.3 频率综合器的相位噪声性能估算

1.4.3.1 1/f~2噪声性能指标

1.4.3.2 基底噪声性能指标

1.4.4 性能小结

第二章 频率综合器的结构

2.1 频率综合器的基本组成

2.2 频率综合器的线性模型

2.2.1 线性模型

2.2.2 开环分析法

2.3 频率综合器中的噪声

2.4 频率综合器的结构

2.4.1 基于整数N分频器的频率综合器

2.4.2 基于分数N分频器的频率综合器

2.4.3 双环路的频率综合器

2.5 DVB-T系统中的频率综合器结构

2.5.1 DVB-T调谐器的结构

2.5.2 频率综合器的结构

第三章 环路参数设计

3.1 闭环三阶s域模型分析

3.2 环路参数设计流程

3.3 参数变化与稳定性优化

3.4 二阶模型、三阶模型之间的比较

3.5 四阶环路

3.6 小结

第四章 噪声估计

4.1 噪声模型及传输函数分析

4.2 环路噪声的优化方法

4.3 参数化等效噪声模型

4.3.1 电荷泵的等效输出噪声电流——采样等效噪声模型

4.3.2 环路滤波器的等效输出噪声电压

4.3.3 VCO和分频器的噪声参数模型

4.4 环路的总输出相位噪声估计

第五章 电路设计

5.1 鉴相器

5.2 电荷泵

5.2.1 电荷泵的不理想因素

5.2.2 全差分结构

5.2.3 电平位移电路

5.2.4 共模反馈

5.2.5 稳定性补偿电流源单元

5.2.6 鉴相器复位信号

5.3 环路滤波器

5.3.1 无源滤波器中的电阻与电容

5.3.2 有源滤波器

5.4 压控振荡器

5.4.1 开关可变电容压控振荡器

5.4.2 降低噪声的方法

5.5 分频器

5.5.1 分频器的噪声

5.5.2 分频器结构

5.5.3 电路实现

5.6 偏置电路

5.7 小结

第六章 仿真与测试

6.1 环路稳定性

6.2 环路噪声

6.2.1 电荷泵等效噪声估计

6.2.2 相位噪声估计与测试

6.2.3 相位噪声的优化讨论

6.2.4 VCO的相位噪声测试

6.3 输出频率范围测试

6.4 版图和电路版

6.5 小结

第七章 总结与展望

7.1 论文总结

7.2 展望

致谢

论文独创性声明

论文使用授权声明

发布时间: 2005-09-19

参考文献

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