摘要 在无线通信应用中，射频接收机要求本振信号具有低相位噪声和较小的面 积。这给频率综合器设计带来了挑战。本文的目的就是设计一款应用于数字电视 调谐器中的分数频率综合器，以此为目标展开了详细的电路分析和设计。 本文首先分析比较了环路参数设计的两种不同分析方法。在此基础上，结合 噪声分析，利用MATLAB图形界面得到了优化的环路参数。所设计的图形界面 大大简化了频率综合器的环路参数设计。输入指定的环路参量，图形界面可以给 出完备的仿真结果。 然后，文中详细分析了频率综合器中的各个关键模块。阐述了电荷泵的各种 非理想因素和抑制这些非理想因素所采用的电路技术，在此基础上设计了高性能 的全差分电荷泵。8/9预分频器采用了同步电路结构，在不增加功耗的前提下， 达到了高速的要求。为了减小电源对压控振荡器相位噪声的恶化，文中采用了高 电源抑制比的线性稳压电路给压控振荡器供电实现了低相位噪声的要求。压控振 荡器在工作频率范围内被分成64个子带从而得到了较低的调谐增益。小的调谐 增益不但减小了滤波器的面积，而且优化了环路的相位噪声。 最后，给出了芯片照片和流片测试结果，验证了设计方法和电路设计的正确 性。本文所涉及到的频率综合器在SMIC0.18-μn CMOS工艺下流片实现，电 源电压为1.8V,消耗电流为10mA,面积为1mm2。频率综合器环路带110kHz, 参考杂散小于63dBc。在1MHz频偏处相位噪声小于-110dBc/Hz。100 Hz~100MHz范围内均方根积分噪声，整数分频模式小于0.7度，在分数分频模 式小于1度。 关键词：频率综合器，相位噪声，差分调谐，电荷泵，分频器，压控振荡器 中图分类号：TN432 本论文受到国家自然科学基金资助（项目编号：60876019），国家科技重大专 项资助（批准号：2009ZX01031-002-003-02),上海市青年启明星计划资助（批准 号：09QA1400300) 川III 摘要 在无线通信应用中，射频接收机要求本振信号具有低相位噪声和较小的面 积。这给频率综合器设计带来了挑战。本文的目的就是设计一款应用于数字电视 调谐器中的分数频率综合器，以此为目标展开了详细的电路分析和设计。 本文首先分析比较了环路参数设计的两种不同分析方法。在此基础上，结合 噪声分析，利用 MATLAB 图形界面得到了优化的环路参数。所设计的图形界面 大大简化了频率综合器的环路参数设计。输入指定的环路参量，图形界面可以给 出完备的仿真结果。 然后，文中详细分析了频率综合器中的各个关键模块。阐述了电荷泵的各种 非理想因素和抑制这些非理想因素所采用的电路技术，在此基础上设计了高性能 的全差分电荷泵。8/9 预分频器采用了同步电路结构，在不增加功耗的前提下， 达到了高速的要求。为了减小电源对压控振荡器相位噪声的恶化，文中采用了高 电源抑制比的线性稳压电路给压控振荡器供电实现了低相位噪声的要求。压控振 荡器在工作频率范围内被分成 64 个子带从而得到了较低的调谐增益。小的调谐 增益不但减小了滤波器的面积，而且优化了环路的相位噪声。 最后，给出了芯片照片和流片测试结果，验证了设计方法和电路设计的正确 性。本文所涉及到的频率综合器在 SMIC 0.18-μm CMOS 工艺下流片实现，电 源电压为 1.8 V，消耗电流为 10 mA，面积为 1 mm2 。频率综合器环路带 110 kHz， 参考杂散小于–63 dBc。在 1 MHz 频偏处相位噪声小于–110 dBc/Hz。100 Hz~100 MHz 范围内均方根积分噪声，整数分频模式小于 0.7 度，在分数分频模 式小于 1 度。 关键词：频率综合器，相位噪声，差分调谐，电荷泵，分频器，压控振荡器 中图分类号： TN432 本论文受到国家自然科学基金资助(项目编号：60876019)，国家科技重大专 项资助(批准号：2009ZX01031-002-003-02)，上海市青年启明星计划资助(批准 号：09QA1400300)