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第一章 锁相环与频率合成器技术基础1

1.1 锁相环基本工作原理与线性相位模型1

1.2 锁相环的基本性能6

1.2.1 窄带滤波特性6

1.2.2 环路的同步与捕获特性8

1.2.3 环路的暂态响应特性11

1.3 环路对各种噪声的线性过滤13

1.4 CP-PLL的s域线性相位模型17

1.5 电荷泵型锁相环的z域模型20

1.6 振荡器相位噪声模型24

1.6.1 噪声电压功率谱密度与相位噪声功率谱密度的关系24

1.6.2 反馈型振荡器与相位噪声功率谱密度26

1.6.3 负阻型振荡器与小信号非时变相位噪声模型31

1.6.4 差分LC振荡器与大信号线性时变模型36

1.7 相位噪声与时间抖动的转换关系44

1.8 环路输出抖动的z域分析47

1.8.1 VCO造成环路输出的抖动48

1.8.2 输入白噪声造成环路输出的抖动49

1.8.3 参考信号造成环路输出的抖动50

1.9 频率合成技术基础52

1.9.1 直接模拟频率合成技术52

1.9.2 直接数字频率合成技术53

1.9.3 锁相环间接频率合成技术56

1.9.4 DDS+PLL混合频率合成技术60

1.9.5 频率合成技术专利统计61

第二章 模拟相位内插（API）小数分频技术63

2.1 小数分频原理模型与尾数调制63

2.2 几种通用DAC的基本结构与工作原理72

2.2.1 电压定标型DAC73

2.2.2 电荷定标型DAC74

2.2.3 电流定标型DAC74

2.2.4 ∑-△调制型DAC78

2.3 基于API补偿的PFD与充电泵系统设计方案79

2.4 基于脉宽调制的API补偿方案83

2.5 小数分频的暂态干扰与固有非线性86

2.5.1 实时补偿的暂态干扰86

2.5.2 小数分频的固有非线性88

2.6 基于采样-保持的时分API补偿设计方案92

2.6.1 采样-保持单元与环路线性模型92

2.6.2 时分API补偿模型设计94

2.6.3 N计数器与定时触发电路原理98

2.7 两点调制与数字化调频99

2.7.1 基于相位调制器的两点调频99

2.7.2 基于参考调制的两点调频100

2.7.3 基于滤波器前后注入的两点调频101

2.7.4 数字化调频102

第三章 ∑-△调制小数N频率合成技术105

3.1 ∑-△调制AD变换器基本原理105

3.2 ∑-△调制器MASH模型107

3.3 小数分频∑-△调制模型与环路输出相位噪声112

3.4 基于MASH模型的小数分频器结构设计与实现117

3.4.1 3阶∑-△调制小数N分频器117

3.4.2 ∑-△调制小数分频器的工作时钟考虑122

3.4.3 ∑-△调制器与PFD干扰考虑及环路测试122

3.5 前馈式单环∑-△调制器结构方案124

3.5.1 具有前馈和反馈的过采样内插调制AD变换器原理与结构125

3.5.2 前馈式单环∑-△调制器127

3.5.3 几种典型的前馈系数与传递函数129

3.6 混合型和多环结构∑-△调制器134

3.6.1 混合型结构∑-△调制器134

3.6.2 多环结构∑-△调制器135

3.6.3 切比雪夫型∑-△调制器138

3.7 基于多种级联组合的高阶MASH模型139

3.7.1 MASH 2-1型3阶∑-△调制结构模型140

3.7.2 MASH 2-2型4阶∑-△调制结构模型140

3.7.3 MASH 2-1-1型4阶∑-△调制结构模型141

3.7.4 具有定标的MASH 2-1-1型4阶∑-△调制结构模型141

3.8 几种∑△调制器的噪声成型特性与结构寄生对比143

3.9 基于HK-EFM与SP-EFM模型的高阶∑-△调制器146

3.9.1 HK-EFM模型146

3.9.2 HK-EFM-MASH模型与传递函数147

3.9.3 HK-EFM-MASH的定标与修正148

3.9.4 SP-EFM模型150

3.9.5 SP-EFM-MASH模型与传递函数151

3.10 半周期∑-△调制器结构方案152

第四章 ∑-△调制器的结构寄生与随机模型155

4.1 近代数学与数论基础155

4.2 量化器结构寄生的数学描述167

4.3 ∑-△调制器MASH模型序列长度分析171

4.3.1 1阶EFM模型和输出序列长度分析171

4.3.2 2阶MASH 1-1模型序列长度分析173

4.3.3 3阶MASH 1-1-1模型序列长度分析177

4.4 基于素数模量化器的HK-EFM-MASH模型序列长度分析188

4.4.1 单级HK-EFM的序列长度188

4.4.2 2阶和高阶HK-EFM-MASH模型输出序列长度190

4.5 基于量化输出参与运算的SP-EFM-MASH模型序列长度分析193

4.5.1 高阶SP-EFM-MASH模型输出序列长度193

4.5.2 基于位数扩展的SP-EFM-MASH模型输出序列长度197

4.6 多电平量化器EFM模型与序列长度分析198

4.6.1 1阶EFM模型输出序列长度198

4.6.2 2阶EFM模型输出序列长度199

4.6.3 3阶EFM模型输出序列长度202

4.6.4 4阶EFM模型输出序列长度205

第五章 基于抖动的SDM模型与输出序列长度208

5.1 伪随机序列基础208

5.1.1 基于LFSR的伪随机序列发生器208

5.1.2 m序列的特性210

5.2 抖动序列与多重求和的奇偶性212

5.2.1 抖动序列K值的奇偶性213

5.2.2 抖动序列K？值的奇偶性215

5.3 基于抖动的MASH模型序列周期分析217

5.3.1 基于dm1［n］抖动的MASH 1-1-1模型序列周期分析217

5.3.2 基于dm2［n］抖动的MASH 1-1-1模型序列周期分析226

5.3.3 基于dm3［n］抖动的MASH 1-1-1模型序列周期分析233

5.3.4 注入±1方波调制抖动的SDM模型与序列长度239

5.3.5 伪随机抖动序列成型处理244

第六章 剩余量化噪声抑制与CP泵失配误差成型技术245

6.1 剩余量化噪声的获取和抑制技术245

6.1.1 小数环中的剩余量化噪声245

6.1.2 MASH结构中剩余量化噪声的获取与抵消方案247

6.1.3 多环结构中剩余量化噪声的获取与抵消方案249

6.2 动态单元匹配（DEM）技术252

6.2.1 并行多比特DAC结构原理与失配误差252

6.2.2 动态单元匹配原理与失配成型254

6.3 分段失配成型技术257

6.3.1 段失配及成型原理257

6.3.2 1阶段失配噪声成型261

6.3.3 2阶段失配噪声成型264

6.3.4 3阶段失配噪声成型264

6.4 剩余量化误差抵消通道的信号处理模型265

6.4.1 抵消通道的增益失配265

6.4.2 抵消DAC电流脉冲持续时间的误差268

6.4.3 再量化和段失配噪声的影响270

6.5 基于FIR滤波技术的剩余量化噪声抑制272

6.5.1 基于FIR滤波器的剩余量化噪声抑制原理与框图272

6.5.2 一种降低延时误差的改进型实现方案276

6.6 小数N锁相环中充电泵的误差与非线性效应278

6.6.1 充电泵的误差及来源278

6.6.2 失配误差的非线性效应280

6.7 充电泵线性化技术282

6.7.1 Pedestal充电泵线性化技术282

6.7.2 NMES失配误差成型技术285

6.7.3 PMES失配误差成型技术286

第七章 微波毫米波频率合成信号发生器技术方案290

7.1 信号发生器的主要技术参数290

7.1.1 频率特性291

7.1.2 输出特性292

7.1.3 调制特性293

7.1.4 扫描特性295

7.2 基于FLL+PLL的射频捷变频信号发生器296

7.2.1 整机基本工作原理296

7.2.2 延时鉴频器及传递函数299

7.2.3 FLL+PLL方案设计及相位噪声传递函数301

7.2.4 频率捷变特性304

7.3 250 kHz～67 GHz微波毫米波频率合成信号发生器307

7.3.1 整机基本工作原理308

7.3.2 3～10 GHz波段频率合成器设计方案309

7.3.3 低频段和微波毫米波频段的扩展316

7.4 75～110 GHz/110～170 GHz BWO基波频率合成信号发生器321

7.4.1 系列化BWO频率合成信号发生器整机方案321

7.4.2 毫米波频率合成相位噪声传递模型328

7.4.3 高分辨率毫米波频率合成信号发生器整机方案330

参考文献337