【摘 要】
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随着高速无线通信技术的快速发展,毫米波无线收发机中锁相环型频率综合器的研究变得愈发重要。分频器是锁相环型频率综合器中工作频率最高、功耗最大的模块之一,它的优劣直接影响了频率综合器与收发机信号源的整体性能。在分频器中,注入锁定分频器凭借其工作频率高、功耗小的特点,受到了广泛的关注。然而注入锁定分频器的锁定范围较窄,限制了无线通信系统的性能。因此,本文对宽锁定范围注入锁定分频器的设计技巧进行了深入研究
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随着高速无线通信技术的快速发展,毫米波无线收发机中锁相环型频率综合器的研究变得愈发重要。分频器是锁相环型频率综合器中工作频率最高、功耗最大的模块之一,它的优劣直接影响了频率综合器与收发机信号源的整体性能。在分频器中,注入锁定分频器凭借其工作频率高、功耗小的特点,受到了广泛的关注。然而注入锁定分频器的锁定范围较窄,限制了无线通信系统的性能。因此,本文对宽锁定范围注入锁定分频器的设计技巧进行了深入研究,并设计了两款注入锁定分频器。
本文基于55nmCMOS工艺提出了一款30GHz宽锁定范围注入锁定分频器。此电路采用了分布式注入技术以增强注入效率,并设计了一个基于变压器的四阶谐振腔,拓宽了分频器的锁定范围。同时在输出缓冲器中使用了谐波抑制技术,有效降低了输出信号中的谐波。此注入锁定分频器在0dBm注入功率下的锁定范围为22.8-36.3GHz(45.7%),功耗为3.54mW。
此外,本文首次提出一款60GHz双核切换式注入锁定分频器。此双核分频器通过改变偏置电流,实现工作模式的切换,通过产生两段相互交叠的锁定范围来拓宽整体的锁定范围。同时利用不同工作模式下交叉耦合管的寄生电容,改善了谐振腔的品质因数,从而在较低功耗下达到宽锁定范围。基于55nmCMOS工艺,此分频器在0dBm的注入功率下达到了53.3-69.6GHz(26.5%)的锁定范围,功耗为3.15-3.28mW。
综上,本文设计的两款注入锁定分频器都达到了较好的性能,适用于毫米波锁相环型频率综合器。
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