【摘 要】
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本文首先介绍了目前以美国的全球定位系统、俄罗斯的格洛纳斯导航系统、欧洲的伽利略导航系统和我国的北斗卫星导航系统为代表的卫星导航系统中广泛应用的频率综合器芯片国内外研究现状等,针对频率综合器涉及的核心技术做了研究分析;在抗干扰卫星导航通信终端射频前端接收链路中,频率综合器产生的参考基准频率对接收机起着关键作用,着重研究分析了频率综合器的频率产生核心技术;最后针对面向卫星导航通信射频前端应用,采用TS
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本文首先介绍了目前以美国的全球定位系统、俄罗斯的格洛纳斯导航系统、欧洲的伽利略导航系统和我国的北斗卫星导航系统为代表的卫星导航系统中广泛应用的频率综合器芯片国内外研究现状等,针对频率综合器涉及的核心技术做了研究分析;在抗干扰卫星导航通信终端射频前端接收链路中,频率综合器产生的参考基准频率对接收机起着关键作用,着重研究分析了频率综合器的频率产生核心技术;最后针对面向卫星导航通信射频前端应用,采用TSMC28nm CMOS工艺,设计了基于锁相环技术的频率综合器芯片,设计工作主要包括:1.针对设计应用于抗干扰卫星导航通信终端射频前端中的频率综合器芯片,分析确定了了符合目标性能需求的频率综合器相关参数,包括输出频带范围、参考时钟频率、输出信号相位噪声指标、最小频率分辨率等,并且根据低相位噪声需求确定了采用Sigma-Delta调制技术的小数分频锁相环作为系统基本设计架构,并从而进行了系统级仿真分析。2.针对确定的小数分频锁相环结构,对其核心模块鉴频鉴相器、电荷泵、压控振荡器、正交二分频器、多模分频器、Sigma-Delta调制器进行了电路设计和性能仿真分析,针对鉴相器的鉴相范围、死区影响做了改进设计,优化了鉴相能力;为提高电荷泵电流源匹配度和电压输出范围,在镜像电流源设计上利用共源共栅结构减小沟道长度调制效应的影响;在压控振荡器的设计中采用的MOS管可变电容替代开关电容阵列实现宽频带频率调节,减小开关管对电路振荡条件的影响;通过可变电容阵列组合调谐,提高了调谐线性度,减小压控振荡器控制电压的波动对相位噪声的影响,并通过软件平台仿真验证整体设计有效性。3.完成频率综合器整体版图设计和后仿真,形成适用于抗干扰卫星导航通信终端射频前端的频率综合器电路芯片核心IP核,经过仿真能够覆盖抗干扰卫导卫通应用的收发机混频频段,实现的主要性能参数:相位噪声≤-98.6dBc/Hz@100kHz,≤-113.2dBc/Hz@1MHz,输出频率范围 1.1～1.7GHz。
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