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当今时代,低功耗、低成本的解决方案成为无线射频应用的主要需求。为此涌现出多种无线标准来试图满足这一应用需求。Zigbee协议的工作时间占空比仅为1%,可以大幅度降低动态功耗,特别适合低功耗、低成本的无线射频应用。频率综合器能通过频率综合技术为射频收发机提供一系列可编程的本地载波信号。作为射频收发机的核心模块,频率综合器直接决定了整个射频收发机的性能,因此研究低功耗、低成本的频率综合器具有重大的理论和现实意义。由于具有结构简洁、高频谱纯度、低功耗、高集成度、输出频率高的优势,锁相环频率综合器成为无线射频频率综合器研究的热点。 本文提出一种新的基于Zigbee协议的2.4GHz频率综合器结构。该结构由1.6GHz锁相环路、压控振荡器调节控制电路、正交生成电路、混频电路组成。通过将锁相环路的输出频率降低到1.6GHz来减小锁相环路的设计难度和功耗。由压控振荡器调节控制电路、预分频器、压控振荡器组成的锁频环路可以加快频率切换速度。带可调电容阵列的单电感LC振荡器在降低功耗的同时提高了线性度。单端电荷泵结构可减小整体面积,实现了芯片全集成。 仿真结果显示:锁相环路的锁定时间是39us,远小于其他锁相环路的锁定速度;控制电压的纹波抖动为4uV,远小于设计要求的23mV;相位噪声在0.1MHz频偏处为-104dBc/Hz,参考杂散在23MHz频偏处为-35.2dBc;锁相环路的平均功耗约为3.8mW。