高性能小數分頻頻率合成技術

《高性能小數分頻頻率合成技術》是西安電子科技大學出版社出版的一本圖書。

內容簡介

本書主要介紹高性能小數分頻頻率合成技術的基本原理和實現方法。

目錄

第一章 鎖相環與頻率合成器技術基礎 1

1.1 鎖相環基本工作原理與線性相位模型 1

1.2 鎖相環的基本性能 6

1.2.1 窄帶濾波特性 6

1.2.2 環路的同步與捕獲特性 8

1.2.3 環路的暫態回響特性 11

1.3 環路對各種噪聲的線性過濾 13

1.4 CPPLL的s域線性相位模型 17

1.5 電荷泵型鎖相環的z域模型 20

1.6 振盪器相位噪聲模型 24

1.6.1 噪聲電壓功率譜密度與相位噪聲功率譜密度的關係 24

1.6.2 反饋型振盪器與相位噪聲功率譜密度 26

1.6.3 負阻型振盪器與小信號非時變相位噪聲模型 31

1.6.4 差分LC振盪器與大信號線性時變模型 36

1.7 相位噪聲與時間抖動的轉換關係 44

1.8 環路輸出抖動的z域分析 47

1.8.1 VCO造成環路輸出的抖動 48

1.8.2 輸入白噪聲造成環路輸出的抖動 49

1.8.3 參考信號造成環路輸出的抖動 50

1.9 頻率合成技術基礎 52

1.9.1 直接模擬頻率合成技術 52

1.9.2 直接數字頻率合成技術 53

1.9.3 鎖相環間接頻率合成技術 56

1.9.4 DDS+PLL混合頻率合成技術 60

1.9.5 頻率合成技術專利統計 61

第二章 模擬相位內插（API）小數分頻技術 63

2.1 小數分頻原理模型與尾數調製 63

2.2 幾種通用DAC的基本結構與工作原理 72

2.2.1 電壓定標型DAC 73

2.2.2 電荷定標型DAC 74

2.2.3 電流定標型DAC 74

2.2.4 ΣΔ調製型DAC 78

2.3 基於API補償的PFD與充電泵系統設計方案 79

2.4 基於脈寬調製的API補償方案 83

2.5 小數分頻的暫態干擾與固有非線性 86

2.5.1 實時補償的暫態干擾 86

2.5.2 小數分頻的固有非線性 88

2.6 基於採樣-保持的時分API補償設計方案 92

2.6.1 採樣-保持單元與環路線性模型 92

2.6.2 時分API補償模型設計 94

2.6.3 N計數器與定時觸發電路原理 98

2.7 兩點調製與數位化調頻 99

2.7.1 基於相位調製器的兩點調頻 99

2.7.2 基於參考調製的兩點調頻 100

2.7.3 基於濾波器前後注入的兩點調頻 101

2.7.4 數位化調頻 102

第三章 ΣΔ調製小數N頻率合成技術 105

3.1 ΣΔ調製A/D變換器基本原理 105

3.2 ΣΔ調製器MASH模型 107

3.3 小數分頻ΣΔ調製模型與環路輸出相位噪聲 112

3.4 基於MASH模型的小數分頻器結構設計與實現 117

3.4.1 3階ΣΔ調製小數N分頻器 117

3.4.2 ΣΔ調製小數分頻器的工作時鐘考慮 122

3.4.3 ΣΔ調製器與PFD干擾考慮及環路測試 122

3.5 前饋式單環ΣΔ調製器結構方案 124

3.5.1 具有前饋和反饋的過採樣內插調製A/D變換器原理與結構 125

3.5.2 前饋式單環ΣΔ調製器 127

3.5.3 幾種典型的前饋係數與傳遞函式 129

3.6 混合型和多環結構ΣΔ調製器 134

3.6.1 混合型結構ΣΔ調製器 134

3.6.2 多環結構ΣΔ調製器 135

3.6.3 切比雪夫型ΣΔ調製器 138

3.7 基於多種級聯組合的高階MASH模型 139

3.7.1 MASH 21型3階ΣΔ調製結構模型 140

3.7.2 MASH 22型4階ΣΔ調製結構模型 140

3.7.3 MASH 211型4階ΣΔ調製結構模型 141

3.7.4 具有定標的MASH 211型4階ΣΔ調製結構模型 141

3.8 幾種ΣΔ調製器的噪聲成型特性與結構寄生對比 143

3.9 基於HKEFM與SPEFM模型的高階ΣΔ調製器 146

3.9.1 HKEFM模型 146

3.9.2 HKEFMMASH模型與傳遞函式 147

3.9.3 HKEFMMASH的定標與修正 148

3.9.4 SPEFM模型 150

3.9.5 SPEFMMASH模型與傳遞函式 151

3.10 半周期ΣΔ調製器結構方案 152

第四章 ΣΔ調製器的結構寄生與隨機模型 155

4.1 近代數學與數論基礎 155

4.2 量化器結構寄生的數學描述 167

4.3 ΣΔ調製器MASH模型序列長度分析 171

4.3.1 1階EFM模型和輸出序列長度分析 171

4.3.2 2階MASH 11模型序列長度分析 173

4.3.3 3階MASH 111模型序列長度分析 177

4.4 基於素數模量化器的HKEFMMASH模型序列長度分析 188

4.4.1 單級HKEFM的序列長度 188

4.4.2 2階和高階HKEFMMASH模型輸出序列長度 190

4.5 基於量化輸出參與運算的SPEFMMASH模型序列長度分析 193

4.5.1 高階SPEFMMASH模型輸出序列長度 193

4.5.2 基於位數擴展的SPEFMMASH模型輸出序列長度 197

4.6 多電平量化器EFM模型與序列長度分析 198

4.6.1 1階EFM模型輸出序列長度 198

4.6.2 2階EFM模型輸出序列長度 199

4.6.3 3階EFM模型輸出序列長度 202

4.6.4 4階EFM模型輸出序列長度 205

第五章 基於抖動的SDM模型與輸出序列長度 208

5.1 偽隨機序列基礎 208

5.1.1 基於LFSR的偽隨機序列發生器 208

5.1.2 m序列的特性 210

5.2 抖動序列與多重求和的奇偶性 212

5.2.1 抖動序列K值的奇偶性 213

5.2.2 抖動序列K*值的奇偶性 215

5.3 基於抖動的MASH模型序列周期分析 217

5.3.1 基於dm1[n]抖動的MASH 111模型序列周期分析 217

5.3.2 基於dm2[n]抖動的MASH 111模型序列周期分析 226

5.3.3 基於dm3[n]抖動的MASH 111模型序列周期分析 233

5.3.4 注入±1方波調製抖動的SDM模型與序列長度 239

5.3.5 偽隨機抖動序列成型處理 244

第六章 剩餘量化噪聲抑制與CP泵失配誤差成型技術 245

6.1 剩餘量化噪聲的獲取和抑制技術 245

6.1.1 小數環中的剩餘量化噪聲 245

6.1.2 MASH結構中剩餘量化噪聲的獲取與抵消方案 247

6.1.3 多環結構中剩餘量化噪聲的獲取與抵消方案 249

6.2 動態單元匹配（DEM）技術 252

6.2.1 並行多比特DAC結構原理與失配誤差 252

6.2.2 動態單元匹配原理與失配成型 254

6.3 分段失配成型技術 257

6.3.1 段失配及成型原理 257

6.3.2 1階段失配噪聲成型 261

6.3.3 2階段失配噪聲成型 264

6.3.4 3階段失配噪聲成型 264

6.4 剩餘量化誤差抵消通道的信號處理模型 265

6.4.1 抵消通道的增益失配 265

6.4.2 抵消DAC電流脈衝持續時間的誤差 268

6.4.3 再量化和段失配噪聲的影響 270

6.5 基於FIR濾波技術的剩餘量化噪聲抑制 272

6.5.1 基於FIR濾波器的剩餘量化噪聲抑制原理與框圖 272

6.5.2 一種降低延時誤差的改進型實現方案 276

6.6 小數N鎖相環中充電泵的誤差與非線性效應 278

6.6.1 充電泵的誤差及來源 278

6.6.2 失配誤差的非線性效應 280

6.7 充電泵線性化技術 282

6.7.1 Pedestal充電泵線性化技術 282

6.7.2 NMES失配誤差成型技術 285

6.7.3 PMES失配誤差成型技術 286

第七章 微波毫米波頻率合成信號發生器技術方案 290

7.1 信號發生器的主要技術參數 290

7.1.1 頻率特性 291

7.1.2 輸出特性 292

7.1.3 調製特性 293

7.1.4 掃描特性 295

7.2 基於FLL+PLL的射頻捷變頻信號發生器 296

7.2.1 整機基本工作原理 296

7.2.2 延時鑒頻器及傳遞函式 299

7.2.3 FLL+PLL方案設計及相位噪聲傳遞函式 301

7.2.4 頻率捷變特性 304

7.3 250 kHz～67GHz微波毫米波頻率合成信號發生器 307

7.3.1 整機基本工作原理 308

7.3.2 3～10GHz波段頻率合成器設計方案 309

7.3.3 低頻段和微波毫米波頻段的擴展 316

7.4 75～110 GHz/110～170GHz BWO基波頻率合成信號發生器 321

7.4.1 系列化BWO頻率合成信號發生器整機方案 321

7.4.2 毫米波頻率合成相位噪聲傳遞模型 328

7.4.3 高解析度毫米波頻率合成信號發生器整機方案 330

參考文獻 337