高数据率调制器中锁相环频率合成器的设计.pdf

上海交通大学
博士学位论文
高数据率调制器中锁相环频率合成器的设计
姓名:刘乐昌
申请学位级别:博士
专业:电磁场与微波技术
指导教师:黎滨洪
20051201
摘要锁相环中,时间常数的改变通过减小电阻实现。本文根据电容倍增的原理将传统锁相环在现代电子通信系统中具有广泛的应用。在超外差式收发机中,锁相环可以产生可编程的频率输出作为本振信号。为了优化环路性能,设计时必须考虑下列因素。第一,为了减小外部噪声源引起的输出相位抖动,环路带宽应当尽可能窄。第二,为了减小内部振荡器引起的输出相位噪声,并获得较好的跟踪与捕获性能,环路带宽应当尽可能宽。显然,这些因素相互矛盾,必须采取协调措施。本文提出一种新的快速锁定方案使环路能够在快速锁定的同时保持较好的噪声性能。对于二型电荷泵锁相环,当环路其它参数固定不变时,带宽与电荷泵电流成正比。如果环路失锁并且输入信号相位差较大时,注入更多的电荷泵电流就可以增加环路带宽,从而加快捕获时间。然而为了保持环路稳定,相位裕量应当不变。因此当环路带宽改变时,滤波器的时间常数也应当同时改变。在传统的快速锁定的电容倍增器融于环路的电荷泵中,提出了通过减小电容值改变时间常数的快速锁定方案。同传统的快速锁定锁相环相比,本文的结构可以在保持环路稳定性不变的同时进一步加快捕获时间;另外,当环路带宽增加尼倍时,新的电路结构可以同时将所需的电容值与电荷泵电流降为传统结构的幔佣灾档托酒积与功耗。对于恒包络连续相位调制方式,如高斯频移键控及高斯最小频移键控,利用闭环调制式频率合成器具有结构简单、容易实现的优点。然而闭环调制式频率合成器的最高数据传输率受限于锁相环的带宽以及带宽内的量化噪声。为了增加环路带宽,可以在锁相环中引入传统的相位内插技术。这种技术的主要性能限制在于电荷泵电流脉冲与补偿电流脉冲间的匹配问题,本文使用采样保持电路解决这个问题。补偿电流脉冲对环路性能的影响可以从两个方面分析。首先,补偿电流中存在的任何静态误差会导致量化噪声抵消不完全,从而引起较大的相位噪声,因此通常采用较宽的补偿电流脉冲以尽可能减少由电流大小失配引起的静态误差。然而宽的补偿电流脉冲并不能有效地抵消窄的电荷泵电流脉冲。即使补偿电流能够申请上海交通大学博士学位论文
或分频器信号的上升沿决定,可以在采样前为补偿电流和电荷泵电流提供足够的以显著降低环路中的相位噪声和杂散噪声。完全抵消量化噪声,它们仍会干扰压控振荡器并引起相位噪声。原则上,这种干扰可以通过在每个参考周期内电荷泵电流与补偿电流在积分器上完全积分后采样除去。本文根据传统的分数分频锁相环中的采样保持方案,提出了∑一△锁相环中采样保持技术的实现方案。这种方案的采样时刻由首先出现的参考时钟信号时间以保证它们在积分器上的完全积分。仿真结果表明,使用采样保持单元后可关键词:锁相环、频率合成器、鉴频鉴相器、电容倍增器、∑一△调制、采样保持电路申请上海交通大学博士学位论文
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学位论文作者签名:娴哥曷上海交通大学学位论文原创性声明日期:力卯辏瑉月日本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
指导教师签名:黎羮焉保密口,在~年解密后适用本授权书。日期:驷缉/耭口日上海交通大学学位论文版权使用授权书学位论文作者签名:目、昌本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于不保密团。朐谝陨戏娇蚰诖颉啊獭日期:慰冢辏墼拢谌
第一章绪论弟一早珀调制器结构近几年来,、随着无线通信技术不断演进、突破及创新,移动电话变得更为轻便、省电且能提供更多样的服务,使无线产品市场迅速扩大。继移动电话成功发展后,无线网络产品亦急起直追,包含篐袄堆等规格群起,而当前又以蓝牙系统最为热门。蓝牙具有几个主要诉求目标:轻薄短小、成本低、待机时间长。因此,简化射频收发机的结构以达到射频前端与基带处理器能高度整合成单芯片系统成为目前主要的研究课题。传统上,由岢龅某獠钍峁贡还惴河τ糜各种无线通信系统中