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《應用于gps頻率綜合器的可編程分頻器的設計》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在教育資源-天天文庫。
1、萬方數(shù)據(jù)高技術通訊2011年第21卷第4期：434—437doi：10．刪．i髑n．1002期．2011．04．018應用于GPS頻率綜合器的可編程分頻器的設計①陳瑩梅②景永康章麗(東南大學射頻與光電集成電路研究所南京2100196)摘要設計了應用于全球定位系統(tǒng)(GPs)1．2GHz頻率綜合器中的可編程分頻器。該分頻器可實現(xiàn)600—700范圍的分頻比，并利用改進的均勻分頻算法使分頻輸出波形的占空比更加理想。設計采用SMIC0．18胛CMOS工藝標準單元的半定制設計方法，按照標準數(shù)字集成電路設計流程進行設計，包
2、括Verilog代碼編寫、邏輯綜合、版圖規(guī)劃、布局布線、后端時序仿真分析等過程。該可編程分頻器模塊已采用SMIC0．18舢CMOS工藝進行流片，核心芯片面積為115胛×115胛。測試結果表明，通過控制芯片預置邏輯，分頻器能與控制端口相匹配，完成分頻功能，實現(xiàn)了預期結果。關鍵詞全球定位系統(tǒng)(GPs)，頻率綜合器，可編程分頻器，均勻分頻算法，cMOsO引言全球定位系統(tǒng)(globalp∞itionsystem，GPS)是一種基于衛(wèi)星的定位系統(tǒng)，它為用戶提供絕對位置、速度和時間等物理量信息。傳統(tǒng)的GPs接收機芯片大都
3、采用雙極型工藝來實現(xiàn)，然而為了滿足產(chǎn)品化后高集成度和低成本的要求，cMos工藝得到了越來越廣泛的應用[14J。由于GPs接收機中頻率綜合器要合成多個頻點的振蕩信號，需要多模分頻器，這可采用雙模前置分頻器和可編程分頻器實現(xiàn)，進而實現(xiàn)以參考頻率為步長，輸出對應于不同分頻比的信號頻率。在現(xiàn)代通訊系統(tǒng)中，要求頻率綜合器能應用到多個系統(tǒng)和標準上，對分頻器的分頻范圍、分頻輸出波形的質量等也提出了更高的要求。本文給出了用于GPS的頻率綜合器可編程分頻器芯片的設計。該可編程分頻器采用sMIc0．18腳cMoS工藝標準單元的半
4、定制設計方法，按照標準的數(shù)字集成電路設計流程，通過數(shù)據(jù)總線對可編程分頻器預置期望的分頻比實現(xiàn)相應的頻率輸出。該分頻器分頻范圍寬，調節(jié)靈活，通過改進的均勻分頻算法改善了輸出波形的占空比。1可編程分頻器的前端設計GPS接收機的頻率綜合器的框圖如圖1所示(虛線部分為分頻器Ⅳ的細節(jié)描述)，它主要由鑒頻鑒相器(phase如qu朗cydetector，啪)、電荷泵(chal伊pIImp，CP)、環(huán)路濾波器(咖filter，LF)、壓控振蕩器(volta鼯。伽nUlo∞i岫tor，VCO)和分頻器N組成，其中要求VCo輸出
5、1200—1400MHz范圍的本振信號。分頻器Ⅳ由雙模前置分頻器(“咖dul惜prescaler，DMP)和可編程分頻器構成，共同將1200—1400MHz本振信號完成分頻輸出，提供給鑒頻鑒相器PFD。根據(jù)VCO輸出的本振信號頻率范圍與輸入?yún)⒖碱l率的值，可計算出分頻器Ⅳ的分頻比范圍為600—700?？删幊谭诸l器由主計數(shù)器M、脈沖吞除計數(shù)器A(swauowCo岫ter)和模式控制器MC(MoldC∞n01)組成，如圖1所示【5J?？删幊谭诸l器的輸入信號為數(shù)據(jù)總線上的預置數(shù)膨和A、雙模前置分頻器DMP的輸出頻率信
6、號clI
7、I扣輸出信號為可編程分頻器的輸出頻率信號．允，和模式控制信號MC，用以控制DMP的分頻方式。由圖2可編程分頻原理圖可知，可編程分頻器共進行了A次17分頻和肼一A次16分頻，最終的分頻比可表示為：Ⅳ=A×(P+1)+(肘一A)×P=肘×P+A，改變A和肘的值就可以實現(xiàn)不同的分頻比。本設計中P的取值為16，A取值范圍為O—15，肘的取值范圍為37—43，通過改變二者預置值并結合DMP實際上可以實現(xiàn)600—700范圍的不同分頻比，該值可以覆蓋系統(tǒng)指標要求的分頻范圍。①863計劃(2006從ol恐39)和國
8、家自然科學基金(60976029)資助項目。②寞．。!幽篷生．博士，勘教授涸}究方向：超高速集成電路設計，射頻與無線通信集成電路設計；聯(lián)系人，B瑚il：Hicym@ew．礎x．∞(收稿日期：2009-ll—17)一434—萬方數(shù)據(jù)珠瑩悔等：應用于cPsg!市綜音器的可編程分頻器的設計圉lHJ頻率綜臺*框圖17
9、．"
10、16_．16l_----—-----扣～1—————————————————————一^f—————————————————————一盈2可編％分頻原理圍由于常規(guī)的雙模分頻DMP從P+1分頻切換到
11、P分頻或從P分頻切換到P+1分頻都會產(chǎn)生一個相位移67，如果簡單地先進行^次P+1分頻后做Ⅳ』次P分頻將會產(chǎn)生犬的相位波動木次
12、殳計采用改進的分頻算法將DMP的兩種分頻輸flj均勻混合．就可以減小相位波動這種“均勻”工作是通過計數(shù)器來完成的。下面街要介紹這種改進均勻分頻算法的設計思想：創(chuàng)建一個計數(shù)器suM，DMP每進行一次分頻輸出，fI數(shù)器s0M都將累加預置值(咐一刖之差若累加結果小于M，則進行P+
