多模多频射频系统中基于本振产生机制的抗干扰技术研究

The popularization of wireless communication system and progress of integrated circuit design techniques have made multi-mode/channel RF front-end and system-of-chip design one of the hottest topics in both academia and industry. However, the strong interference through substrate and EM coupling imposes severe impacts on susceptible circuits like VCO...The research plans to start from the fundamental LO generation mechanism, and works to propose a system-level solution to the interference of this kind. Key point of the research is the employment of fractional LO divider to break the correlation between disturbances and susceptible circuits in frequency domain, i.e. increasing their frequency interval. The research will be conducted in the top-down approach, including research of the physical mechanism of interference, modelling of multi-mode/channel RF system, RF and digital calibration circuit design and mixed signal simulation/verification. As one of the outputs, the generation mechanism of interference is expected to be clearly clarified and utilized to minimize the impacts. ..The research is of high value in both theoretical research and practical application. The results of the research, including theoretical anti-interference method, system-level solution and circuits design, will firmly support research and design of multi-mode/channel RF front-end, system-of-chip IC, and other related fields.

无线通信系统应用的普及与集成电路设计技术的进步推动了多模多频射频前端芯片和片上SoC系统成为研究与应用的主流。随之而来的是强干扰源通过衬底耦合与磁场耦合对VCO等敏感电路带来了严重影响。.. 本课题拟从研究射频系统本振产生机制出发，提出系统性解决此类干扰的方案。该方案的核心思路是使用小数本振分频器阻断干扰源与敏感电路信号在频率上的联系，增大干扰源与敏感电路信号的频谱间隔。课题拟采用自顶向下的设计方法，逐步开展对干扰物理机制的探讨、多模多频系统建模、射频及数字校准电路设计、混合信号仿真及验证等研究工作，从根源上厘清干扰产生及影响机制，最大限度减弱干扰的影响。.. 本课题具有一定的理论价值和广阔的应用前景，所得到的抗干扰理论方法、系统方案以及电路设计技术对相关领域的研究及多模多频射频前端芯片和片上SoC系统的开发设计均有较大的实际意义。

随着多模多频和片上SoC成为主流，射频系统对于LO信号的要求越发严苛。LO信号既需要提供大范围频段以保证覆盖各种通信协议所要求的频率范围，又要具备抗干扰能力，避免强干扰源通过衬底耦合或磁场耦合对VCO造成影响。. 本课题采用自顶向下的设计方法，基于对干扰机制的物理研究，提出了在电路中加入可变分频比小数LO分频器的解决方案，既能降低VCO调谐范围，又能同时阻断干扰源与敏感电路在频率上的联系，使得LO信号不会受到同一块芯片上功率放大器输出大信号及其谐波的影响。课题在比较总结了各种已有多模LO小数分频器结构后，对分频结构进行了创新，采用以环形计数器为基础的降采样器结构实现了小数分频，同时，在电路设计中，针对匹配和速度对其他模块进行了优化，流片验证结果显示，本课题所设计的小数分频器可满足现行通信标准要求。除此之外，由于实际电路中不可避免的器件不匹配问题会导致杂散，需要对小数分频器进行数字校准，本课题分别针对收敛速度和芯片面积对校准算法进行优化，完成了校准部分的版图设计后仿验证，并搭建数模混合信号仿真平台进行验证。. 本课题具有一定的理论价值和广阔的应用前景，所得到的抗干扰理论方法、系统方案以及电路设计技术对相关领域的研究及多模多频射频前端芯片和片上SoC系统的开发设计均有较大的实际意义。本课题提出的小数分频器校准算法，也同样适用于基于时间交织技术ADC的多相位时钟校准和基于参考频率翻倍的数字锁相环设计。