【摘 要】
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随着无线通信技术的高速发展,对时钟的要求也越来越高,时钟抖动和时钟相位的一致性对系统性能有很大的影响,多输入多输出（Multiple Input Multiple Output,MIMO）技术是提高系统传输可靠性和数据速率的最有效方式之一。由于小数锁相环可以提供灵活的时钟信号,在MIMO系统中常被用来生成本地振荡器信号。在大规模MIMO系统中需要多个小数锁相环,通过公共的参考时钟信号来生成相位信号
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随着无线通信技术的高速发展,对时钟的要求也越来越高,时钟抖动和时钟相位的一致性对系统性能有很大的影响,多输入多输出（Multiple Input Multiple Output,MIMO）技术是提高系统传输可靠性和数据速率的最有效方式之一。由于小数锁相环可以提供灵活的时钟信号,在MIMO系统中常被用来生成本地振荡器信号。在大规模MIMO系统中需要多个小数锁相环,通过公共的参考时钟信号来生成相位信号一致的本地振荡器信号。不同于整数锁相环,小数锁相环的输出相位在PVT的影响下存在不确定性,本文为了解决这一不确定性,对PLL相位同步进行深入研究。首先基于小数锁相环的Simulink模型,计算环路参数,设计带有温度补偿VCO的小数锁相环。在温度补偿VCO中,设计了校准电路和偏置电路,输出电压随温度变化而变化,进而调谐可变电容的容值,调节VCO输出频率。为使小数锁相环输出同步,设计了相位同步算法。在相位同步模块中,根据同步信号MCS调节多个小数锁相环的相位基准,VCO的输出经采样与跟踪信号对比,得到相位差,产生反馈信号调节小数锁相环ΔΣ调制器的小数分频比,从而调节锁相环输出信号的相位。结果实现:相位同步算法与小数锁相环仿真模型进行AMS联调。实现了多个小数锁相环在输入频率20MHz,分频比为10.1时,输出相位同步,相位调节时间为4ms。本文基于TSMC65nm CMOS工艺流片一款带温度补偿VCO的小数锁相环,并进行相位噪声和抖动性能测试。参考信号频率为80MHz,在低频625MHz、中频2.5GHz、高频5.2GHz三个频点上,RMS的抖动值分别为0.3508ps、0.3364ps、0.0716ps。
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