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刘祖深 编

图书标签:

• 频率合成
• 小数分频
• PLL
• 射频电路
• 模拟电路
• 数字电路
• 通信系统
• 低功耗设计
• 高性能电路
• 集成电路设计

店铺： 火把图书专营店

出版社： 西安电子科大

ISBN：9787560644035

商品编码：29522631709

开本：16

出版时间：2017-03-01

基本信息

• 商品名称：高性能小数分频频率合成技术
• 作者：刘祖深
• 定价：48
• 出版社：西安电子科大
• ISBN号：9787560644035

其他参考信息（以实物为准）

• 出版时间：2017-03-01
• 印刷时间：2017-03-01
• 版次：1
• 印次：1
• 开本：16开
• 包装：平装
• 页数：340
• 字数：517千字

内容提要

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作者简介

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目录

第一章 锁相环与频率合成器技术基础
1.1 锁相环基本工作原理与线性相位模型
1.2 锁相环的基本性能
1.2.1 窄带滤波特性
1.2.2 环路的同步与捕获特性
1.2.3 环路的暂态响应特性
1.3 环路对各种噪声的线性过滤
1.4 CP-PLL的s域线性相位模型
1.5 电荷泵型锁相环的z域模型
1.6 振荡器相位噪声模型
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
1.6.2 反馈型振荡器与相位噪声功率谱密度
1.6.3 负阻型振荡器与小信号非时变相位噪声模型
1.6.4 差分LC振荡器与大信号线性时变模型
1.7 相位噪声与时间抖动的转换关系
1.8 环路输出抖动的z域分析
1.8.1 VCO造成环路输出的抖动
1.8.2 输入白噪声造成环路输出的抖动
1.8.3 参考信号造成环路输出的抖动
1.9 频率合成技术基础
1.9.1 直接模拟频率合成技术
1.9.2 直接数字频率合成技术
1.9.3 锁相环间接频率合成技术
1.9.4 DDS+PLL混合频率合成技术
1.9.5 频率合成技术专利统计
第二章 模拟相位内插（API）小数分频技术
2.1 小数分频原理模型与尾数调制
2.2 几种通用DAC的基本结构与工作原理
2.2.1 电压定标型DAC
2.2.2 电荷定标型DAC
2.2.3 电流定标型DAC
2.2.4 ∑-△调制型DAC
2.3 基于API补偿的PFD与充电泵系统设计方案
2.4 基于脉宽调制的API补偿方案
2.5 小数分频的暂态干扰与固有非线性
2.5.1 实时补偿的暂态干扰
2.5.2 小数分频的固有非线性
2.6 基于采样-保持的时分API补偿设计方案
2.6.1 采样-保持单元与环路线性模型
2.6.2 时分API补偿模型设计
2.6.3 N计数器与定时触发电路原理
2.7 两点调制与数字化调频
2.7.1 基于相位调制器的两点调频
2.7.2 基于参考调制的两点调频
2.7.3 基于滤波器前后注入的两点调频
2.7.4 数字化调频
第三章 ∑-△调制小数N频率合成技术
3.1 ∑-△调制A／D变换器基本原理
3.2 ∑-△调制器MASH模型
3.3 小数分频∑-△调制模型与环路输出相位噪声
3.4 基于MASH模型的小数分频器结构设计与实现
3.4.1 3阶∑-△调制小数N分频器
3.4.2 ∑-△调制小数分频器的工作时钟考虑
3.4.3 ∑-△调制器与PFD干扰考虑及环路测试
3.5 前馈式单环∑-△调制器结构方案
3.5.1 具有前馈和反馈的过采样内插调制A／D变换器原理与结构
3.5.2 前馈式单环∑-△调制器
3.5.3 几种典型的前馈系数与传递函数
3.6 混合型和多环结构∑-△调制器
3.6.1 混合型结构∑-△调制器
3.6.2 多环结构∑-△调制器
3.6.3 切比雪夫型∑-△调制器
3.7 基于多种级联组合的高阶MASH模型
3.7.1 MASH 2-1型3阶∑-△调制结构模型
3.7.2 MASH 2-2型4阶∑-△调制结构模型
3.7.3 MASH 2-1-1型4阶∑-△调制结构模型
3.7.4 具有定标的MASH 2-1-1型4阶∑-△调制结构模型
3.8 几种∑-△调制器的噪声成型特性与结构寄生对比
3.9 基于HK-EFM与SP-EFM模型的高阶∑-△调制器
3.9.1 HK-EFM模型
3.9.2 HK-EFM-MASH模型与传递函数
3.9.3 HK-EFM-MASH的定标与修正
3.9.4 SP-EFM模型
3.9.5 SP-EFM-MASH模型与传递函数
3.1 0 半周期∑-△调制器结构方案
第四章 ∑-△调制器的结构寄生与随机模型
4.1 近代数学与数论基础
4.2 量化器结构寄生的数学描述
4.3 ∑-△调制器MASH模型序列长度分析
4.3.1 1阶EFM模型和输出序列长度分析
4.3.2 2阶MASH-1模型序列长度分析
4.3.3 3阶MASH-1-1模型序列长度分析
4.4 基于素数模量化器的HK-EFM-MASFI模型序列长度分析
4.4.1 单级HK-EFM的序列长度
4.4.2 2阶和高阶HK-EFM-MASH模型输出序列长度
4.5 基于量化输出参与运算的SP-EFM-MASH模型序列长度分析
4.5.1 高阶SP-EFM-MASH模型输出序列长度
4.5.2 基于位数扩展的SP-EFM-MASH模型输出序列长度
4.6 多电平量化器EFM模型与序列长度分析
4.6.1 1阶EFM模型输出序列长度.-
4.6.2 2阶EFM模型输出序列长度
4.6.3 3阶EFM模型输出序列长度
4.6.4 4阶EFM模型输出序列长度
第五章 基于抖动的SDM模型与输出序列长度
5.1 伪随机序列基础
5.1.1 基于LFSR的伪随机序列发生器
5.1.2 m序列的特性
5.2 抖动序列与多重求和的奇偶性
5.2.1 抖动序列K值的奇偶性
5.2.2 抖动序列K’值的奇偶性
5.3 基于抖动的MASt{模型序列周期分析
5.3.1 基于dm1[n]抖动的MASH 1-1-1模型序列周期分析
5.3.2 基于dm2[n]抖动的MASH 1-1-1模型序列周期分析
5.3.3 基于dm3[n]抖动的MASH 1-1-1模型序列周期分析
5.3.4 注入±1方波调制抖动的sDM模型与序列长度
5.3.5 伪随机抖动序列成型处理
第六章 剩余量化噪声抑制与cP泵失配误差成型技术
6.1 剩余量化噪声的获取和抑制技术
6.1.1 小数环中的剩余量化噪声
6.1.2 MASH结构中剩余量化噪声的获取与抵消方案
6.1.3 多环结构中剩余量化噪声的获取与抵消方案
6.2 动态单元匹配（DEM）技术
6.2.1 并行多比特DAC结构原理与失配误差
6.2.2 动态单元匹配原理与失配成型
6.3 分段失配成型技术
6.3.1 段失配及成型原理
6.3.2 1阶段失配噪声成型
6.3.3 2阶段失配噪声成型
6.3.4 3阶段失配噪声成型
6.4 剩余量化误差抵消通道的信号处理模型
6.4.1 抵消通道的增益失配
6.4.2 抵消DAC电流脉冲持续时间的误差
6.4.3 再量化和段失配噪声的影响
6.5 基于FIR滤波技术的剩余量化噪声抑制
6.5.1 基于FIR滤波器的剩余量化噪声抑制原理与框图
6.5.2 一种降低延时误差的改进型实现方案
6.6 小数N锁相环中充电泵的误差与非线性效应
6.6.1 充电泵的误差及来源
6.6.2 失配误差的非线性效应
6.7 充电泵线性化技术
6.7.1 Pedestal充电泵线性化技术
6.7.2 NMES失配误差成型技术
6.7.3 PMES失配误差成型技术
第七章 微波毫米波频率合成信号发生器技术方案
7.1 信号发生器的主要技术参数
7.1.1 频率特性
7.1.2 输出特性
7.1.3 调制特性
7.1.4 扫描特性
7.2 基于FLL+PLL的射频捷变频信号发生器
7.2.1 整机基本工作原理
7.2.2 延时鉴频器及传递函数
7.2.3 FLL+PLL方案设计及相位噪声传递函数
7.2.4 频率捷变特性
7.3 250 kHz～67 GHz微波毫米波频率合成信号发生器
7.3.1 整机基本工作原理
7.3.2 3～10 GHz波段频率合成器设计方案
7.3.3 低频段和微波毫米波频段的扩展
7.4 75～110 GHz／110～170 GHz BWO基波频率合成信号发生器
7.4.1 系列化BWO频率合成信号发生器整机方案
7.4.2 毫米波频率合成相位噪声传递模型
7.4.3 高分辨率毫米波频率合成信号发生器整机方案
参考文献

《微波射频通信系统中的现代锁相环设计》 简介： 在高速增长的无线通信领域，对高性能、低功耗、高度集成的射频（RF）和微波系统的需求从未停止。这些系统，从下一代蜂窝网络到卫星通信，再到精密测试测量仪器，其核心往往依赖于高效、灵活且性能卓越的频率源。而锁相环（PLL）技术，正是构建这些复杂频率源的基石。 本书《微波射频通信系统中的现代锁相环设计》深入探讨了现代锁相环在微波射频通信系统中的关键作用，以及其在系统设计中的前沿技术和实用方法。本书的目标读者涵盖了通信工程师、射频集成电路设计师、系统工程师以及对先进频率合成技术感兴趣的研究生。本书内容并非泛泛而谈，而是聚焦于实际应用中的挑战与解决方案，旨在帮助读者掌握设计高性能锁相环电路的原理、方法和技巧。 第一部分：锁相环基础与现代通信系统的需求 在深入探讨具体设计之前，本书首先为读者构建坚实的理论基础。我们将回顾锁相环的基本原理，包括其核心组成部分——压控振荡器（VCO）、鉴相器（Phase Detector，PD）、电荷泵（Charge Pump，CP）和环路滤波器（Loop Filter，LF）。我们将详细分析不同类型的鉴相器（如电荷泵鉴相器、时序鉴相器）及其优缺点，以及它们对锁相环整体性能的影响。 接着，本书将深入阐述现代微波射频通信系统对频率源提出的严苛要求。这包括： 高频率分辨率与相位噪声： 现代调制方案（如OFDM、QAM）对载波信号的相位噪声极为敏感。低相位噪声意味着更清晰的信号传输，减少误码率，提升通信质量。我们将分析相位噪声的来源，并介绍降低相位噪声的关键技术。 快速频率切换速度： 在动态变化的通信环境中，如跳频通信、多模终端，锁相环需要具备极快的频率切换能力，以满足业务需求，减少通信延迟。 低功耗与高集成度： 随着移动设备的普及和物联网的发展，低功耗设计已成为关键考量。同时，将更多功能集成到单个芯片（SoC）中是降低成本和体积的重要途径，这也对锁相环的设计提出了更高的集成度要求。 宽带工作能力： 应对不断演进的通信标准和多频段支持，锁相环需要具备宽频带的锁定和输出能力。 高杂散抑制能力： 锁相环产生的杂散信号会干扰其他系统或被其他系统干扰，因此需要有效的杂散抑制技术。 第二部分：核心锁相环拓扑与设计考量 本书将重点剖析几种在微波射频通信领域最为重要的锁相环拓扑结构，并深入探讨其设计细节。 电荷泵锁相环（CP-PLL）： 这是现代锁相环设计中最普遍的结构。我们将详细分析电荷泵的非理想效应（如泄漏电流、电荷注入）如何影响锁相环的性能，以及如何通过优化设计来最小化这些影响。 分数N分频锁相环（Fractional-N PLL）： 随着对频率分辨率的要求不断提高，分数N分频技术已成为必不可少。本书将详细解析其工作原理，包括使用Δ-Σ调制器和小数分频器（如DFS）来实现在整数N分频之外的任意频率间隔。我们将重点讨论Δ-Σ调制器在分数N分频中的作用、阶数选择、量化噪声抑制方法，以及小数分频器的不同实现方式及其对累积相位误差的影响。 小数N分频的挑战与先进技术： 分数N分频虽然提供了极高的频率分辨率，但也带来了新的设计挑战，例如累积相位误差（CPE）、抖动（Jitter）的增加以及相位检测非线性等。本书将深入研究这些挑战，并介绍先进的设计技术来克服它们，如“近端杂散抑制”技术、“小数分频器校准”技术以及“数字增强锁相环”等。 第三部分：压控振荡器（VCO）在高性能锁相环中的设计 压控振荡器是锁相环的“心脏”，其性能直接决定了整个锁相环的相位噪声、调谐范围和功耗。本书将深入探讨VCO的设计，重点关注： 不同VCO拓扑的比较： 将详细介绍电感并联型VCO、差分振荡器、LC振荡器等在微波射频应用中的特点、优缺点以及适用于不同场景的选择。 相位噪声的来源与抑制： 分析VCO内部的各种噪声源（如热噪声、闪烁噪声、器件噪声），并提出降低相位噪声的有效设计策略，包括提高Q值、优化器件选择、改善偏置电路等。 宽调谐范围与高线性度： 探讨如何设计VCO以获得宽广的调谐范围，同时保持良好的调谐线性度，这对于实现快速频率切换和精确频率控制至关重要。 工艺对VCO性能的影响： 分析不同半导体工艺（如CMOS、SiGe、GaAs）对VCO性能的制约和优势，以及如何根据工艺特点进行优化设计。 第四部分：环路滤波器（LF）与电荷泵（CP）的协同设计 环路滤波器是决定锁相环动态响应、稳定性和杂散抑制能力的关键。电荷泵则连接了鉴相器和环路滤波器。 环路滤波器设计： 我们将详细讲解不同阶数的环路滤波器（一阶、二阶、三阶）的设计方法，包括如何根据系统的要求（如带宽、阻尼因子、相位裕度）选择合适的滤波器拓扑和元件参数。同时，还将讨论如何在低Q值VCO条件下实现高阶滤波器设计，以及如何处理非线性效应。 电荷泵优化： 深入分析电荷泵的电流失配、输出阻抗、驱动能力等对锁相环性能的影响，并给出具体的优化设计方案，例如采用数字电荷泵、改进电流源设计等。 第五部分：数字信号处理在现代锁相环设计中的应用 数字技术在锁相环设计中的作用日益凸显，本书将重点介绍： 数字锁相环（DPLL）与全数字锁相环（ADPLL）： 探讨数字锁相环的结构、优势以及在某些特定应用中的适用性。 Δ-Σ调制器在高分辨率频率合成中的应用： 详细讲解不同阶数、不同噪声整形方法的Δ-Σ调制器在分数N分频中的设计与优化，以及如何有效抑制其量化噪声。 数字控制环路滤波器（DLF）： 介绍数字滤波器在锁相环中的实现方式，及其在动态调整环路参数、实现自适应控制等方面的优势。 FPGA/ASIC实现锁相环： 探讨在数字可编程门阵列（FPGA）和专用集成电路（ASIC）上实现锁相环的设计流程、技巧以及性能考量。 第六部分：锁相环的性能评估与测试 理论设计完成后，准确的性能评估和测试至关重要。本书将指导读者： 关键性能指标的测量： 讲解如何使用频谱分析仪、示波器、噪声源分析仪等仪器测量锁相环的相位噪声、抖动、频率切换时间、锁定范围、杂散抑制能力等关键指标。 仿真工具的应用： 介绍常用的仿真工具（如Cadence, ADS, Spectre）在锁相环设计中的使用方法，以及如何利用仿真来预测和优化电路性能。 版图设计与寄生效应： 探讨在集成电路设计中，版图布局对锁相环性能的影响，例如衬底噪声、串扰、接地等问题，并提出有效的版图设计规则。 第七部分：实际应用案例与前沿研究方向 为了加深读者的理解，本书将选取几个典型的高性能锁相环在微波射频通信系统中的应用案例进行深入分析，例如： 5G/6G通信基站的本地振荡器设计 多模手机的射频前端频率合成方案 高精度雷达系统的频率源设计 卫星通信载波生成模块 最后，本书将展望锁相环技术的未来发展趋势，包括： 更低功耗、更高集成度的CMOS锁相环设计 利用人工智能和机器学习优化锁相环设计 新型谐振器和振荡器技术 面向下一代无线技术的宽带、低相位噪声频率合成 《微波射频通信系统中的现代锁相环设计》不仅仅是一本理论书籍，更是一本实用的设计指南。本书通过深入浅出的讲解、丰富的图示和实例，将复杂的锁相环设计原理转化为可操作的设计流程，帮助读者克服实际设计中的难题，掌握先进的设计理念和技术，从而在竞争激烈的微波射频通信领域取得成功。

评分☆☆☆☆☆

这本书对我来说，是一次关于“精度”和“效率”的深度探索之旅。作者在讲解高性能小数分频频率合成技术时，展现了非凡的洞察力。他不仅罗列了各种技术名词，更是深入剖析了这些技术背后的原理和实际应用中的挑战。我特别关注书中关于“低功耗设计”的部分，对于在功耗受限的场景下如何设计高效的频率合成器，作者提供了非常宝贵的见解。比如，他详细介绍了如何通过优化时钟门控、选择低功耗的VCO以及改进数字信号处理算法来降低整体功耗。此外，书中对“抗干扰能力”的分析也让我印象深刻。在复杂的电磁环境中，如何设计出能够抵抗外部干扰，同时自身产生极少杂散信号的频率合成器，是一个非常关键的问题，而本书提供了详细的解决方案。我尤其喜欢书中关于“测试与验证”章节的讲解，它强调了在实际工程中，如何通过科学的测试方法来评估频率合成器的性能，确保其满足设计要求。这本书的技术深度和实践指导性都非常强，让我对如何在实际工程中构建高性能、低功耗、高稳定性的频率合成器有了全新的认识，它为我的工作提供了坚实的技术支撑。

评分☆☆☆☆☆

这本书的阅读体验，对我而言，更像是跟随一位经验丰富的工程师，一步步构建一个复杂而精密的数字系统。作者在开篇就点明了高性能小数分频在现代通信系统中的关键地位，这一点我深有同感。在接触这本书之前，我总觉得频率合成器只是一个“黑箱”，输出的频率是多少就取决于输入，但这本书彻底颠覆了我的认知。它详细剖析了小数分频器如何通过巧妙的数字算法，在不牺牲相位噪声性能的前提下，实现极高的频率分辨率。尤其让我印象深刻的是关于“抖动”和“相位误差”的讨论，作者用生动形象的比喻解释了这些抽象概念，并且通过大量的仿真结果图表，直观地展示了不同分频策略对整体系统性能的影响。我特别喜欢书中关于“噪声整形”的章节，它解释了如何利用Sigma-Delta调制器将噪声能量从目标频带移出，从而获得更干净的输出信号。这种化繁为简的讲解方式，让我这个非专业背景的读者也能领略到其中的奥妙。此外，书中还穿插了大量关于实际应用场景的案例分析，比如在基站、雷达系统中的具体挑战和解决方案，这使得理论知识与工程实践紧密结合，非常有价值。这本书不仅传授了知识，更培养了一种解决问题的思维方式，让我对如何优化射频链路性能有了更深刻的理解。

评分☆☆☆☆☆

在翻阅这本书的过程中，我最大的感受就是作者对于技术细节的极致追求，以及他如何将复杂的理论知识转化为清晰易懂的讲解。这本书在小数分频频率合成技术方面的深度和广度都令人惊叹。我之前一直认为，提高频率分辨率只能通过增加分频器的位数，但这本书记载的“分数N分频”技术，特别是作者对Sigma-Delta调制器在其中作用的阐述，彻底改变了我的看法。他详细解释了如何利用更少的硬件资源，通过巧妙的数字算法来实现非常精细的频率步进。我尤其欣赏书中关于“相位累积误差”的分析，以及作者提出的多种抑制方法，这对于保证输出信号的长期稳定性和精度至关重要。书中还穿插了一些关于FPGA实现小数分频器的实例，这对于我这样从事嵌入式系统开发的人员来说，非常有实践意义。我可以直接借鉴其中的思路和代码框架，加速我的项目进展。另外，作者对“瞬态响应”和“环路稳定性”的讨论，也让我对如何设计出既能快速锁定频率，又不会产生过度振荡的PLL有了更深的认识。总而言之，这本书不仅是一本技术参考书，更是一份宝贵的工程经验总结，让我受益匪浅。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本书的时候，我正面临一个实际的项目挑战，那就是如何在一个紧凑的封装内实现极高精度、低噪声的射频信号源。这本书的到来，无疑是雪中送炭。它深入浅出地讲解了高性能小数分频频率合成的关键技术，尤其是在算法和电路设计上的创新。作者对各种小数分频器的对比分析，让我能够根据项目的具体需求，选择最合适的架构。其中关于“伪随机序列（PN序列）”在小数分频中的应用，以及如何通过优化PN序列来降低杂散信号，这是我之前从未接触过的领域，但作者的讲解让我豁然开朗。他还详细阐述了数字PLL（DPLL）与传统压控振荡器（VCO）结合的优势，以及如何利用更强的数字信号处理能力来补偿VCO的固有缺陷。我尤其欣赏书中对“系统级设计”的强调，它不仅仅局限于某个子模块的优化，而是从整个频率合成系统的角度出发，考虑各个环节的相互影响。书中提供的丰富图示和公式推导，都非常严谨，但又不失易读性。我特别喜欢其中关于“功耗优化”的探讨，对于移动通信和便携式设备来说，这一点至关重要。这本书为我提供了宝贵的思路和技术参考，让我能够更自信地应对项目中的难点，并最终成功实现了性能上的突破。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的印象非常深刻，尤其是它对数字信号处理在现代通信系统中作用的阐述，简直就像打开了一扇新的大门。在阅读之前，我一直觉得这些复杂的技术术语只是理论上的概念，但这本书用非常直观的方式，将高精度小数分频在射频前端的实现细节娓娓道来。我尤其欣赏作者在讲解锁相环（PLL）设计时，那种层层剥茧的逻辑。他不仅仅列出了公式，更是深入分析了每一个参数选择背后的权衡，比如相位噪声、杂散信号以及调谐范围的相互制约。特别是关于压控振荡器（VCO）的非线性特性以及如何通过数字控制来补偿这些非线性，这一章节我反复看了好几遍。书中还提到了多种小数分频的实现架构，像Sigma-Delta调制器和多相滤波器在其中的作用，以及它们如何有效地降低抖动累积，这是我之前了解甚少但又极其重要的部分。整本书的论述严谨而系统，虽然有些地方对初学者来说可能略有挑战，但如果你对射频集成电路或者通信系统设计有一定基础，这本书绝对能让你在技术理解上迈上一个全新的台阶。它不仅仅是一本技术手册，更像是一次与作者共同探索高科技前沿的旅程，让我对如何构建更稳定、更纯净的射频信号有了前所未有的认识，真是受益匪浅。