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《复旦大学》 2006年
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UHF RFID阅读器中Delta-Sigma Fractional-N频率合成器的研究

杨丰林  
【摘要】:超高频射频识别(UHF RFID)的巨大市场潜力推动了阅读器(Reader)和标签(Tag)的研究和开发。频率合成器是阅读器中最关键的部分,随着CMOS工艺的不断发展,频率合成器的单片集成已经成为可能。 本文从UHF RFID的协议及频谱规范出发,系统地论述了阅读器中Delta-Sigma Fractional-N频率合成器的理论和实现,并且创新性地研究了频率合成器中的许多关键技术。 首先,根据UHF RFID阅读器中发射机的频谱特性和接收机的链路特征,本文系统地分析了阅读器中频率合成器的设计指标,并通过仿真模型验证了指标的正确性。 第二,基于阅读器的射频参数和频率合成器的设计指标,本文系统地分析了频率合成器的环路参数和噪声特性,保证所设计的环路指标能够满足锁相环频率合成器的噪声要求,在噪声合格前提下,设计出环路中的关键电路指标,包括环路带宽、VCO增益、电荷泵电流、分频比及滤波器参数等。 第三,设计出高Q值的锥形差分电感,从根本上改善VCO的相位噪声特性。锥形差分电感不但提高谐振网络的品质因素,改善相位噪声性能,并且有效地降低了芯片的面积。 第四,提出对称噪声滤波方案,并将其运用到压控振荡器的设计中,有效地解决了N/PMOS互补交叉耦合型(Complement Cross-Couple)VCO中电流源和电源中的噪声混频问题,芯片验证表明该措施效果明显。 第五,基于误差反馈型Delta-Sigma调节器,本文提出系数重配置方案,灵活动态地配置反馈回路中的系数,在环路参数变化时能相应地改变零点位置,增加芯片的可靠性和流片的一次成功率。 第六,提出基于同步补偿的压控振荡器增益线性化方案,解决由于频率调节而引起的增益变化问题,提高了环路的稳定性。 最后,基于频率合成器的设计指标,首次设计出应用于UHF RFID阅读器系统的Delta-Sigma Fractional-N频率合成器,流片测试表明芯片的主要指标都满足阅读器系统的要求,该设计为进一步的研究工作打下坚实的基础。
【学位授予单位】:复旦大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TN74

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 张润曦;石春琦;赖宗声;;UHF RFID接收机中混频器的IP2/IP3性能改进[J];微电子学;2007年06期
【参考文献】
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【共引文献】
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8 尤云霞;张万荣;金冬月;谢红云;沈珮;丁春宝;孙博韬;;Cascode射频有源电感的设计[J];电子器件;2011年01期
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10 彭巍;无源超高频射频识别标签芯片射频前端的研究与设计[D];复旦大学;2011年
【同被引文献】
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1 张润曦;石春琦;吴岳婷;赖宗声;曹丰文;;UHF RFID阅读器中的堆叠式CMOS LNA设计[J];微电子学;2007年02期
【二级引证文献】
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3 陈子晏;张润曦;石春琦;陈磊;马和良;赖宗声;景为平;;单片UHF RFID阅读器中频率综合器的研究[J];微电子学;2009年01期
4 庄海孝;马成炎;叶甜春;孟新;;一种应用于GPS射频前端的低噪声混频器[J];微电子学;2009年02期
5 何伟;张润曦;徐萍;张勇;陈子晏;赖宗声;;单片UHF RFID阅读器中低噪声频率综合器的设计[J];微电子学;2009年06期
6 黄爱波;何伟;周进;田亮;陈磊;赖宗声;;低杂散锁相环中电荷泵的设计[J];微电子学;2009年06期
7 汪飞;王春华;何海珍;;一种新型900 MHz下混频器的设计[J];微电子学;2010年04期
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1 汪飞;超高频射频识别读写器射频接收前端电路设计[D];湖南大学;2010年
【二级参考文献】
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3 韩益锋,李强,闵昊,谢文录;一种适用于射频电子标签的低电压低功耗振荡器[J];半导体学报;2005年04期
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9 高志强;孙鹏;徐元旭;姚恩义;胡永双;;宽带低相位噪声CMOS环型压控振荡器的设计与研究[J];电子器件;2010年05期
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7 廖梁兵;;一种Ka波段频率合成器设计[A];2009通信理论与技术新发展——第十四届全国青年通信学术会议论文集[C];2009年
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9 廖梁兵;;一种X波段锁相源设计[A];2009年中国高校通信类院系学术研讨会论文集[C];2009年
10 方芳;王志功;刘军;谢婷婷;童海涛;;35GHz HEMT压控振荡器[A];1999年全国微波毫米波会议论文集(上册)[C];1999年
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3 陈楠;低功耗频率合成器的关键技术研究[D];中国科学技术大学;2013年
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