CMOS毫米波低相噪级联双锁相环频率综合器设计北大核心

采用65 nm CMOS工艺，设计了一种低相噪级联双锁相环毫米波频率综合器。该频率综合器采用两级锁相环级联的结构，减轻了单级毫米波频率综合器带内和带外相位噪声受带宽的影响。时间数字转换器采用游标卡尺型结构，改善了PVT变化下时间数字转换器的量化线性度。数字环路滤波器采用自动环路增益控制技术来自适应调节环路带宽，以提高频率综合器的性能。振荡器采用噪声循环技术，减小了注入到谐振腔的噪声，进而改善了振荡器的相位噪声。后仿真结果表明，在1.2 V电源电压下，该频率综合器可输出的频率范围为22～26 GHz,在输出频率为24 GHz时，相位噪声为-104.8 dBc/Hz@1 MHz,功耗为46.8 mW。     

宽带低相噪低杂散Σ-Δ小数分频频率综合器

采用65 nm CMOS工艺,设计了一种宽带低相噪低杂散的Σ-Δ小数分频频率综合器。该频率综合器采用3个压控振荡器以及可编程分频链路实现宽带输出,每个压控振荡器采用自适应衬底偏置技术以减小PVT变化的影响。可编程分频器采用重定时单元同步输出,降低了分频器的相位噪声。自动频率校准模块采用一个可对压控振荡器直接计数的结构,缩短了频率锁定时间。Σ-Δ调制器中采用了陷波滤波结构,降低了高频量化噪声。后仿真结果表明,1.2 V电源电压下,该频率综合器可输出正交信号的频率范围为0.2~6 GHz,输出频率为3.762 5 GHz时,相位噪声为-113.59 dBc/Hz @1 MHz,参考杂散为-59.3 dBc,功耗为91 mW。     

CMOS数控振荡器设计

设计并讨论了一种新颖的完全基于CMOS静态逻辑反相器设计的数字控制振荡器DCO结构(Digitally-Controlled Oscillator),这种数字控制振荡器采用全数字电路构成,较之LC振荡器更加易于设计和制造,适合于高频高性能数字锁相环的应用。电路结构的仿真采用Spectre仿真器,基于STMicroelectronics CMOS 90nm工艺,在1.2V电源电压下实现了1GHz～6GHz的数控振荡频率变化范围,功耗为0.1mW～3mW,10MHz的频率偏移处的相位噪音约为-114dBc/Hz。     

一个应用于GSM/PCS/DCS/WCDMA收发机的带频率自校准技术的3~5 GHz低相位噪声分数分频频率综合器

本文给出了一种应用于GSM/PCS/DCS/WCDMA收发机的低相位噪声Σ-Δ分数分频频率综合器的设计。提出了一种新的环路稳定性分析方法,从而保证了锁相环路不会因为工艺、温度以及频率的偏差而导致不稳定。所设计的压控振荡器采用经过改进的数字控制电容阵列,扩展了振荡器的调谐范围,降低了相位噪声。同时,本文还采用了一种高精度的自动频率校准技术以自动选择振荡器的频带,并且提高了其相位噪声性能。芯片在SMIC 0.13 μm CMOS工艺下制造。测试结果表明,在1.2 V电源电压下,所设计的频率综合器的锁定范围达到3.05 GHz到5.17GHz,能够覆盖所要求的5个频带,并且锁定时间小于30 μs。测试得到的带内噪声在3.8GHz、2GHz和948MHz载波频率下分别为-89、-95.5和101dBc/Hz,相应的在1 MHz频偏处的带外噪声为-121、-123和-132dBc/Hz,能够满足以上提到的协议标准对相位噪声的要求。     

一种应用于低噪声PLL的RF-VCO设计

在PLL电路设计中,压控振荡器设计是电路的关键模块,按类型又主要分为LC震荡器和环形振荡器两种,其性能直接决定了相位噪声、频率稳定度及覆盖范围。文章介绍了一款1.8 GHz的基于交叉耦合对LC结构的低噪声CMOS压控振荡器的设计,并对调谐范围、相位噪声以及电路起振条件等做了分析讨论。该设计采用0.18μm 6层金属CMOS工艺制造,模块面积为0.3 mm2,电路经过Cadence SpectreRF仿真,VCO的输出范围为1 594~2 023 MHz,中心频率1.8 GHz输出时相位噪声为-118 dBc/Hz@600 kHz,1.9 GHz输出时相位噪声为-121 dBc/Hz@600 kHz。结果表明该VCO设计达到了较宽的频率覆盖范围和较低的相位噪声,可以满足低噪声PLL的设计要求。     

一种UHF频段小数分频频率综合器设计与实现

基于130 nm CMOS工艺设计了一款特高频(UHF)频段的锁相环型小数分频频率综合器.电感电容式压控振荡器(LC VCO)片外调谐电感总值为2 nH时,其输出频率范围为1.06～1.24 GHz,调节调谐电感拓宽了频率输出范围,并利用开关电容阵列减小了压控振荡器的增益.使用电荷泵补偿电流优化了频率综合器的线性度与带内相位噪声.此外对电荷泵进行适当改进,确保了环路的稳定.测试结果表明,通过调节电荷泵补偿电流,频率综合器的带内相位噪声可优化3 dB以上,中心频率为1.12 GHz时,在1 kHz频偏处的带内相位噪声和1 MHz频偏处的带外相位噪声分别为-92.3和-120.9 dBc/Hz.最小频率分辨率为3 Hz,功耗为19.2 mW.     

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。     

一种集成新型相位切换预分频器和高品质因素压控振荡器5 GHz CMOS频率综合器

本文实现了一种集成新型相位切换预分频器和高品质因素压控振荡器的锁相环频率综合器。该频率综合器在考虑噪声性能的基础上进行系统参数设计。预分频器采用了一种不易受工艺偏差影响的相位切换方式。对压控振荡器的电感开关电容和压控电容的品质因素进行了优化。与其他文献相比,该频率综合器使用相近的功耗取得更好的噪声性能。本文提出的频率综合器采用SMIC0.13微米工艺流片,芯片面积为11502500 μm²。当锁定在5 GHz时,其功耗在1.2V电源电压供电时为15mA。此时,1MHz频偏处相位噪声为-122.45dBc/Hz。     

基于CMOS工艺的低相噪宽带压控振荡器设计

采用CSMC0.18μm混合信号工艺。设计了一款应用于频率综合器的单片集成宽带压控振荡器。电路采用互补交叉耦合结构,各部分都经过精心构架,如管子的尺寸,元件的布局,电流源的大小等等,以获得最佳的相位噪声性能。振荡器采用多段调节的方式,实现1.5～2.1GHz的宽带调谐。仿真结果表明,在电源电压1.8V的情况下,压控振荡器的中心频率为1.8GHz。中心频率附近(600kHz),相位噪声达到-121dBc/Hz,振荡器的工作电流为1.4mA。     

基于CMOS工艺的低相位噪声LC压控振荡器

介绍了一种用于锁相环型频率合成器的单片集成LC压控振荡器。该压控振荡器在传统的电路结构基础上进行了改进,在保证调谐范围的前提下,有效地降低了相位噪声。压控振荡器使用了片上集成螺旋电感,采用中芯国际(SMIC)0.35μm 1P6M混合信号CMOS工艺。测试结果表明,该压控振荡器的可调频率为3~3.55 GHz,在3.55 GHz中心频率附近的相位噪声达到-128 dBc/Hz(600 kHz),整个压控振荡器的工作电压为3.3 V,工作电流为13 mA。     

一个自调谐,自适应的1.9GHz分数/整数频率综合器

本文提出了一个具有自调谐,自适应功能的1.9GHz的分数/整数锁相环频率综合器.该频率综合器采用模拟调谐和数字调谐相结合的技术来提高相位噪声性能.自适应环路被用来实现带宽自动调整,可以缩短环路的建立时间.通过打开或者关断 ΣΔ 调制器的输出来实现分数和整数分频两种工作模式,仅用一个可编程计数器实现吞脉冲分频器的功能.采用偏置滤波技术以及差分电感,在片压控振荡器具有很低的相位噪声;通过采用开关电容阵列,该压控振荡器可以工作在1.7GHz~2.1GHz的调谐范围.该频率综合器采用0.18 μ m,1.8V SMIC CMOS工艺实现.SpectreVerilog仿真表明:该频率综合器的环路带宽约为100kHz,在600kHz处的相位噪声优于-123dBc/Hz,具有小于15 μ s的锁定时间.     

一种应用于多频接收机的宽带频率综合器

采用0.18µm 1P6M CMOS工艺实现了一种应用于多频接收机的整数分频频率综合器。该频率综合器为接收机提供频率分别为2.57GHz, 2.52GHz, 2.4GHz 和 2.25GHz的本振信号。为了覆盖要求的频点,其宽带压控振荡器同时采用了可变电容阵列和可变电感阵列。经测试,压控振荡器的频率调谐范围为1.76GHz~2.59GHz。对于频率为2.57GHz, 2.52GHz, 2.4GHz 和 2.25GHz的载波,在1MHz频偏处,相位噪声分别为-122.13dBc/Hz、-122.19dBc/Hz、-121.8dBc/Hz和-121.05dBc/Hz。其带内相位噪声分别为-80.09dBc/Hz、-80.29dBc/Hz、-83.05dBc/Hz 和-86.38dBc/Hz。包括驱动电路在内的芯片功耗约为70mW。芯片面积为1.5mm×1mm。     

一种9.8-mW 1.2-GHz CMOS 低噪声正交输出频率综合器

实现了一种基于标准0.18µm CMOS工艺的应用于北斗导航射频接收机的1.2GHz频率综合器。在频率综合器中采用了一种基于分布式偏置技术实现的低噪声高线性LC压控振荡器和一种基于源极耦合逻辑的高速低开关噪声正交输出二分频器,集成了基于与非触发器结构的高速8/9双模预分频器、无死区效应的延迟可编程的鉴频鉴相器和电流可编程的电荷泵。该频率综合器的输出频率范围从1.05到1.30GHz。当输出频率为1.21GHz 时,在100-kHz和1-MHz的频偏处相位噪声分别为-98.53dBc/Hz和-121.92dBc/Hz。工作电压为1.8V时,不包括输出Buffer的核心电路功耗为9.8mW。北斗射频接收机整体芯片面积为2.41.6 mm2。     

适用于超宽带频率综合器的1.5 V 7.656 GHz正交输出锁相环

本论文实现了频率为7.656GHz全集成正交输出CMOS锁相环。该锁相环可以用作MB-OFDM超宽带频率综合器的一个基本模块。为了使环路快速稳定,该锁相环采用整数型结构,指定输入参考频率为66MHz,并且采用了一个宽带的正交压控振荡器,把两个交叉耦合LC压控振荡器通过底部串联耦合来产生正交载波。在0.18微米CMOS工艺和1.5V电源电压下,该锁相环消耗电流16mA（包含驱动电路）,测得相位噪声在1MHz频偏处为-109 dBc/Hz。其中测得正交压控振荡器的频率调谐范围为6.95GHz至8.73GHz。整个芯片的核心面积为1×0.5mm2。     

锁相环电路中压控振荡器的分析与设计

本文设计了一个应用于高频锁相环（PLL）系统的负阻LC压控振荡器,在传统LC压控振荡器基础上,通过采用二次谐波滤波技术降低了振荡器的相位噪声,并完成了电路的仿真。仿真结果表明,该压控振荡器的振荡频率在1．9—2．1GHz,其频率调节范围达到200MHz,并且在距中心频率1MHz处其相位噪声为-148．825dBc／Hz...     

一种低噪声C类LC压控振荡器的设计

为了改善压控振荡器相位噪声,基于40 nm CMOS工艺,设计一种低噪声C类LC压控振荡器。交叉耦合NMOS对管通过电流镜偏置作为电路的电流源,并采用共模反馈偏置电路使交叉耦合PMOS对管工作在饱和区,保证LC压控振荡器实现C类振荡。通过差分可变电容的设计,压控振荡器的增益减小,压控振荡器的相位噪声得到改善。设计了4组开关电容进行调节,增大压控振荡器的调谐范围。仿真结果表明,处于1.2 V的电压下,压控振荡器振荡频率范围在4.14～5.7 GHz,频率调谐范围变化率达到31.2%,相位噪声为-112.8 dBc/Hz。     

一种超宽带超低相位噪声频率综合器

为了解决直接频率合成方法频带拓展困难和锁相频率合成方法相位噪声附加恶化严重的问题,设计了一种联合直接模拟频率合成和锁相频率合成的混频锁相频率综合器. 该频率综合器采用梳谱发生器激励超低相位噪声的偏移信号后,再将该信号插入锁相环进行环内混频,降低鉴相器的倍频次数进而优化输出信号的相位噪声,同时解决了超宽带混频锁相环的错锁问题. 该文设计的频率覆盖范围为12~24 GHz、步进为100 MHz的超宽带频率综合器实验测试表明:频率综合器在低频段12 GHz处相位噪声优于?116 dBc/Hz@1 kHz,在高频段24 GHz处相位噪声优于?109 dBc/Hz@1 kHz,相位噪声指标与直接模拟频率合成方法相当,均优于传统锁相方法20 dB以上. 本文混合频率合成方法具有超宽带和超低相位噪声的优点,可以用于高性能的电子设备和系统.     

超低相噪光电振荡器及其频率综合技术研究

该文提出一种基于级联相位调制器的注入锁定光电振荡器及其频率综合系统。该文提出的光电振荡器利用相位调制实现调制器输出光谱展宽并保持光纤中传播功率恒定,降低光纤非线性效应引入的强度噪声。采用双输出MZI级联平衡探测器的结构完成相位调制到强度调制的转化,提高系统的信噪比,实现频率为9.9999914 GHz、边模抑制比大于85 dB、10 kHz频偏相位噪声为–153.1 dBc/Hz的超低相位噪声信号输出。此外,还基于所提出的超低相位噪声光电振荡器构建了宽带、高性能频率综合系统。联合DDS和PLL的混合锁相技术,所提出频率综合器的输出频率成功覆盖5.9～12.9 GHz,相位噪声达到–130 dBc/Hz@10 kHz,杂散抑制比优于65 dB,跳频时间小于1.48 μs。      

无线局域网接收机用频率综合器的关键技术

对无线局域网接收机用锁相环型频率综合器的几项关键技术进行了研究.首先分析了锁相环型频率综合器的结构并提出了系统的主要参数.采用TSMC 0.18μm射频CMOS工艺设计了一个具有低相位噪声的单片LC调谐型压控振荡器.其在4.189GHz频点上4MHz频偏处所测得的相位噪声为-117dBc/Hz.采用TSMC 0.18μm混合信号CMOS工艺实现了具有低功耗的下变频模块电路.该电路在1.8V电源供电下可正常工作,功耗为13mW.     

适用于2．4GHz锁相环LC压控振荡器设计

本文设计了一种适用于2．4GHz锁相环的LC压控振荡器,采stoic0．13ffCMOS工艺,中心频率2．4GHz,频率调谐范围136MHz,在1．8v电压下工作时,静态电流为5mA,在偏离中心频率1MHz处,测得相位噪声为-111dBc／Hz。