1、頻率合成器作為通信系統(tǒng)中非常關(guān)鍵的模塊之一,在當(dāng)今無線通信系統(tǒng)中發(fā)揮著舉足輕重的作用。鎖相環(huán)是用來構(gòu)造頻率合成器最為主流的結(jié)構(gòu)之一,近幾十年無論是在學(xué)術(shù)界還是在工業(yè)界都得到了廣泛的研究與應(yīng)用。本文基于前輩研究的基礎(chǔ)上,學(xué)習(xí)與分析了鎖相環(huán)工作原理、其各子模塊原理及特點(diǎn)。進(jìn)而研究了鎖相環(huán)設(shè)計方法和流程,并結(jié)合具體項目開展了鎖相環(huán)系統(tǒng)設(shè)計和電路設(shè)計。
　　首先,鎖相環(huán)作為一個小系統(tǒng),它具有系統(tǒng)的特點(diǎn)。所以,本文對整個鎖相環(huán)進(jìn)行了系統(tǒng)級的

2、研究,并總結(jié)了一套相應(yīng)研究及設(shè)計方法。并基于ADS仿真、設(shè)計平臺,對整個鎖相環(huán)進(jìn)行了系統(tǒng)級仿真。系統(tǒng)分析、仿真的首要目的是給整個鎖相環(huán)設(shè)計過程提供設(shè)計“綱領(lǐng)”,以便知道設(shè)計者通過協(xié)調(diào)各子模塊之間的運(yùn)行來實(shí)現(xiàn)整個鎖相環(huán)系統(tǒng)合理正常工作。系統(tǒng)設(shè)計過程要確定環(huán)路帶寬和相位裕度兩個系統(tǒng)參數(shù)和各子模塊相應(yīng)設(shè)計參數(shù)如壓控振蕩器的增益、電荷泵電流、分頻器的分頻系數(shù)等。這對于后續(xù)各個模塊的電路設(shè)計與優(yōu)化非常重要。
　　其次,鎖相環(huán)所包含的各子模塊

3、都涉及一個甚至多個研究領(lǐng)域。所以,本文研究了鎖相環(huán)各子模塊電路的工作原理、設(shè)計方法以及優(yōu)化措施,并基于相應(yīng)項目要求給出具體電路設(shè)計流程和結(jié)果。基于Spectre-RF相關(guān)軟件對具體電路進(jìn)行了仿真、優(yōu)化及驗證,直至相關(guān)電路達(dá)到所需的指標(biāo)要求。在各子模塊設(shè)計參數(shù)的基礎(chǔ)上,對整個鎖相環(huán)系統(tǒng)反復(fù)進(jìn)行系統(tǒng)仿真和電路仿真,直到系統(tǒng)滿足目標(biāo)要求。
　　再次,本文中鎖相環(huán)的設(shè)計屬于芯片級電路設(shè)計,芯片的制作需要采用相應(yīng)的半導(dǎo)體材料和集成電路制備工

4、藝。所以學(xué)習(xí)、研究了相應(yīng)芯片電路和版圖設(shè)計方法及流程。同時學(xué)習(xí)和了解相應(yīng)的半導(dǎo)體材料性質(zhì)與集成電路制備工藝技術(shù)。在上述工作基礎(chǔ)上,基于Virtuoso、Calibre和Assura軟件對整個鎖相環(huán)電路進(jìn)行了版圖設(shè)計、版圖后端驗證及后仿真優(yōu)化等。最終,整個鎖相環(huán)和各個子模塊的電路性能如下:鎖相環(huán)鎖定時間為5~10s;VCO的輸出頻率范圍18.53GHz~23.79GHz,相位噪聲為-102dBc/Hz@1MHz offset。最后,射頻集