高速分频器研究

论文摘要

本文主要研究高速分频电路及其应用。完成了一种电流模式逻辑（CML）分频器设计,电压输出近似为满摆幅,可以直接和CMOS逻辑电路相连而不需要电平移位电路。在很多应用中,如多模预分频器,采用本文提出的CML分频器结构既能简化电路形式,又可节省功耗。在这个CML分频器基础上,设计了一个可编程分频器。仿真结果表明:在电源电压为3.3V的情况下,CML分频器输出电压摆幅达到3.0V,能够正常工作在3GHz以下的频率。设计采用新加坡Chartered Semiconductor 0.18μm RF CMOS工艺库艺流片,已测结果符合设计预期。研究了可以在超高速情况下应用的注入锁定分频器。着重研究了一种基于LC互补CMOS振荡器结构的注入锁定分频器（ILFD）,在详细分析注入锁定理论的基础上,设计了高速、低功耗、宽锁定范围的LC注入锁定分频器。设计采用直接注入的技术,避免了从电流源注入信号导致的低注入效率,使锁定范围大大提高。仿真结果表明:这种分频器能够工作在9.3GHz-11GHz的频率范围,在3.3V电源电压的情况下仅仅消耗100μA的电流。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状及发展动态分析
• 1.2.1 理论模型研究
• 1.2.2 应用研究
• 第二章 分频器及注入锁定介绍
• 2.1 分频器简介
• 2.1.1 数字分频器
• 2.1.2 模拟分频器
• 2.2 注入锁定技术
• 2.3 理论模型的研究
• 2.3.1 Adler 模型
• 2.3.2 统一的模型（Unified Model）
• 2.3.3 LC 振荡器的PPV 相位宏模型
• 2.3.4 注入锁定的相位分析
• 2.4 环形振荡器注入锁定分频器分析
• 第三章 数字分频器设计
• 3.1 满摆幅CML 分频器设计
• 3.1.1 电路结构
• 3.1.2 摆幅分析
• 3.1.3 工作速度分析
• 3.2 可编程分频器
• 3.2.1 双模预分频器
• 3.2.2 TSPC 分频器设计
• 3.2.3 可编程计数器
• 第四章 LC 注入锁定分频器设计
• 4.1 基本LC 振荡器结构
• 4.2 锁定范围分析
• 4.3 注入级设计
• 4.4 LC 谐振回路
• 4.5 电压幅度问题
• 4.6 功耗
• 4.7 相位噪声考虑
• 4.8 电路设计总结
• 第五章 版图设计及测试
• 5.1 版图设计
• 5.1.1 消除寄生效应
• 5.1.2 版图的对称性和电路走线
• 5.2 测试
• 第六章 总结
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢