DRM/DAB接收机中的高性能宽带压控振荡器设计

作     者：宋翔 

作者单位：东南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王志功;丁国华

授予年度：2015年

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 

主      题：压控振荡器 压控增益 输出幅度 相位噪声 宽压控范围 

摘      要：模拟广播的数字化是技术发展的趋势,全球数字广播(Didital Radio Mondiale, DRM)和全球音频广播(Digital Audio Broadcasting, DAB)则是这一趋势中出现的两种具有广泛影响的数字广播。在DRM/DAB系统设计中,压控振荡器(Voltage Controlled Oscillator, VCO)需要满足宽的压控范围,且其压控增益的差别需要控制在一定的范围内,以使得锁相环的稳定性得到提高。同时,为了降低锁相环环路对噪声的敏感性,又需要低的压控增益。由于VCO是大信号电路,宽带VCO输出振荡幅度在整个压控范围的变化需要保持在一个低的范围内。为了满足上述的要求,本文对这种宽带VCO进行了研究设计。据此,本文基于SMIC 0.18-μm混合信号CMOS工艺设计了一种宽压控范围、低压控增益变化和稳定输出幅度的电感电容调谐式VCO。论文首先介绍了VCO的数学模型和分析仿真方法,分析了常用可变电容的优缺点,介绍了相位噪声模型和宽带VCO振荡幅度的变化问题。为了得到宽的压控范围,本文分析比较了不同宽带VCO结构的优缺点,最终选择了可变电容作为调节VCO振荡频率的方法。对于可变电容的具体实现方式,本文通过分析仿真后指出了常见的固定电容阵列结构的缺点,最终采取了可变电容阵列和固定电容阵列相结合的实现方式,从而实现了低的压控增益变化的目标。最后为了得到稳定的输出振荡幅度,本文采用了模拟反馈环路控制结构。本次设计的宽带VCO在Cadence Spectre工具中进行了前仿真、版图设计和后仿真。通过后仿真结果可以知道设计的宽带VCO满足项目指标要求,可以应用于DRM/DAB接收机系统之中。