《基於全數字鎖相環和多模無線套用的頻率綜合器研究》是依託復旦大學，由李巍擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於全數字鎖相環和多模無線套用的頻率綜合器研究
- 依託單位：復旦大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：李巍
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
眾多通信協定的提出以及不同國家地區間所用通信協定的不同給通信設備的設計提出多模集成多模可重構的要求，這種通過硬體復用的方式實現多種通信模式的支持已成為近年來通信系統和晶片研究的一個熱點。由於和納米CMOS工藝發展趨勢兼容並表現出很好的可重構性，基於全數字鎖相環的多模頻率綜合器的研究正逐漸成為多模無線通信套用的國際前沿課題。本課題將通過科學合理的頻譜規劃和子電路模組的研究設計，提出既具有性能和功耗的優勢，又具有可實現性、功能穩定的0.8GHz-2.5GHz基於全數字鎖相環的多模頻率綜合器積體電路。課題將採用新穎的雙環路ADPLL架構、寬頻DCO、非線性校準時間窗TDC、環路增益和頻寬控制等技術，實現工作頻帶內各種通信協定對本振信號在相位噪聲、頻率精度、雜散抑制和輸出擺幅等方面的性能要求，還需要根據通信方式和頻譜管理的要求以較快的速度跳變進而實現通信頻道的可重構。
結題摘要
本課題面向多模無線套用背景，針對手機通信協定、短距離無線通信協定及數字衛星廣播系統等，提出了一種基於全數字鎖相環架構的0.8～2.5GHz頻率綜合器CMOS單晶片實現方案。在新型多模全數字鎖相環頻率綜合器的系統架構基礎上，突破了基於全數字鎖相環的多模分數分頻頻率綜合器鎖相環路設計、低相位噪聲的實現、雜散抑制和快速鎖定等等若干核心技術問題。研究過程產生了一系列創新技術，諸如：為了覆蓋2.5～5 GHz 頻帶，頻綜採用了雙DCO結構方案，總調諧範圍達到67%。在保持較高頻率解析度的基礎上增加了頻率覆蓋範圍，實際可覆蓋的頻帶為0.8～4GHz。提出了一種可提高數控振盪器頻率解析度的新型變容管，與傳統反型變容管相比，所提出的變容管可以將頻率解析度提高約50%，達到18.5kHz。針對傳統結構的可變分頻比分頻器在邊界處發生失效的問題，提出了一種基於可變延時單元的可變分頻比分頻器。針對鎖相環鎖定頻率位於DCO調諧範圍邊界處可能會產生的控制字振盪現象，提出了一種控制字鉗制模組，通過該模組的使用避免了振盪現象的發生。提出了一種溢出計數器的模組電路，通過和TDC模組配合使用，鎖定時間縮短了82%。晶片測試結果顯示，此全數字鎖相環頻率綜合器能夠覆蓋所需的0.8～4GHz頻率範圍，測得的帶內相位噪聲為-87～-100dBc/Hz，帶外 1MHz頻偏處的相位噪聲為-116～-124dBc/Hz，參考時鐘雜散-49～-55 dBc，頻率重構時間57us，頻率解析度小於550Hz，滿足了通信協定要求。基於全數字鎖相環和多模無線套用的頻率綜合器研究結果對射頻收發機單晶片解決方案有著重要的科學意義。眾所周知，隨著深亞微米工藝的推進，在數字域中利用數位技術處理數據的精度要高於在模擬域中對電壓信號的處理精度；此外，以往模擬射頻模組和數字模組被放置到一塊晶片中，共用的襯底使得數字模組產生的噪聲很容易耦合到模擬射頻模組中，導致模擬射頻電路的性能大大惡化，嚴重威脅系統性能。因此，近年來ADPLL以及基於ADPLL的射頻收發器持續成為學術界和工業界的研究熱點。本課題的研究成果恰好為模擬射頻電路的數位化提供了一種有效的、可行的解決方案，而且非常有利於低功耗、低成本射頻收發機單晶片集成，甚至SoC集成。
