一种频率与温度无关的片内RC振荡器设计

文章基于SMIC 0.18μm互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor, CMOS)工艺，设计了一种频率与温度无关的片内电流模RC振荡器，该振荡器采用1.8 V电源供电，输出频率为100 MHz,振荡器主要由温度补偿电流源、开关电容充放电回路、反相器比较延时单元以及时钟输出单元组成。通过Cadence Spectre仿真验证表明：在-40～125℃范围内，TT工艺角条件下，振荡器的输出频率范围为100.06～100.16 MHz,频率随温度变化为0.10%,用温度系数表示为6.06×10^-6℃^-1;SS工艺角条件下，振荡器的输出频率范围为99.90～100.23 MHz,频率随温度变化为0.33%,用温度系数表示为20.00×10^-6℃^-1;FF工艺角条件下，振荡器的输出频率范围为99.96～100.07 MHz,频率随温度变化为0.11%,用温度系数表示为6.67×10^-6℃^-1。     

交叉耦合结构集成石英晶体振荡器相位噪声与稳定性研究

通过对相位噪声进行频域分析,构建Lesson噪声优化模型,优化电路参数;并分析预抑制电路的小信号模型,优化其元器件参数,研究带RC滤波器的CMOS交叉耦合结构振荡器的相位噪声和稳定性.基于NUVOTON 0.35 μm工艺,采用Cadence完成电路设计、优化与仿真,版图设计与后仿真,并最终完成流片、测试.结果表明:在电源电压为3.3 V时,该振荡器的输出信号频率为20 MHz,相位噪声分别为-135 dBc/Hz@1kHz,-156.4 dBc/Hz@10 kHz,-169.2 dBc/Hz@1MHz.当电源电压在±10%范围变化时,频率波动小于81×10-6;在工作温度-25 ℃至85 ℃范围内,频率波动小于71×10-6.     

自动幅度控制电路在射频CMOS电感电容振荡器中的应用及原理分析

分析推导了互补金属氧化物半导体(CMOS)电感电容振荡器的电压振荡幅度与相位噪声的关系.采用自动幅度控制电路控制射频CMOS电感电容振荡器,在0.18μm CMOS工艺下进行Candence SpectreRF仿真,在3.4 GHZ时,1MHz频偏处相位噪声最差值采用自动幅度控制电路为-113.3dBc/Hz,不采用自动幅度控制电路为-105.1dBe/Hz.在不同频率下对振荡器相位噪声仿真结果表明,当频率变化从3.16-3.4 GHz时,采用自动幅度控制电路的相位噪声都低于不采用自动幅度控制电路的相位噪声.由此得出通过控制振荡器振动振幅,提高品质因数,可以降低振荡器相位噪声.     

基于DSP算法的光相干检测通信MSK信号研究

为了解决光相干检测通信MSK信号出现的相位偏移和信号幅度失真问题，结合MSK信号的连续相位调制特点，对常数模均衡算法进行了改进，提出了改进后的CMA算法，并利用其来消除MSK信号的残余误差。结果表明，在没有加入相位噪声的情况下，该算法能够对MSK的全部噪声进行消除，在加入相位噪声后，与传统的CMA算法相比，该算法得到的误码率最小为10^-5,且能消除所有残余误差，具有更好的效果，说明该算法能够完整有效地恢复出光相干通信系统的MSK信号，具有一定的参考价值。     

用于北斗三号卫星导航系统的星载铷原子钟特性

本文介绍用于北斗三号卫星导航系统的星载铷原子钟主要设计特点和性能指标.铷原子钟频率稳定度主要取决于原子跃迁信号信噪比、电路噪声和原子体系的物理环境效应.为提高原子信号信噪比,物理系统采用了微波场方向因子高于0.9的开槽管微波腔和Xe气启辉的铷光谱灯,并采用了光学滤光和同位素滤光双重滤光方案.电路系统采用了低相噪微波链路,交互调制噪声对铷原子钟稳定度的影响被控制在4.9×10^-13/τ^1/2水平.通过工作参数优化,将物理环境效应对天频率稳定度的影响降低到3×10^-15以下.研制了高精度和甚高精度两型号星载铷原子钟.高精度铷原子钟典型指标为短稳1.5×10^-12/τ^1/2,万秒稳1.3×10^?14,天稳9.4×10^-15;甚高精度铷原子钟典型指标为短稳6.1×10^-13/τ^1/2,万秒稳7.1×10^-15,天稳3.9×10^-15.本文还分析了铷原子钟最新研究进展,预期铷原子钟的性能还可以进一步提升.     

通信系统中小型化频率合成器设计

文章针对通信接收机小型化的要求提出了一种接收机频率源的设计思路,采用TSMC 0.18μm 1P6M混合信号工艺设计锁相环(phase locked loop,PLL)电路结构,设计了一种具有快速锁定时间、较宽频率调谐范围、低相位噪声的电荷泵锁相环(charge pump phase locked loop,CPPLL)。使用Cadence Spectre对电路进行仿真,电路整体具有在输入参考频率23～600 MHz之间产生1.92～2.62 GHz的时钟信号功能。在中心频率2.3 GHz、偏移载波频率10 MHz的情况下,敏感单元环形压控振荡器的相位噪声为-112.9 dBc/Hz。进行版图设计后,对电路进行验证,设计出小型化频率合成器芯片。     

低抖动高线性压控振荡器设计与仿真分析

设计一种应用于锁相环(PLL)电路的压控振荡器(VCO).该电路采用浮空电容结构,相对传统接地电容结构,可提高电容充放电幅值,减小时钟抖动.快速电平检测电路,使电路在未采用反馈和补偿的前提下,减小环路延时,从而实现高线性.电路采用CSMC 0.6 μm CMOS标准工艺库实现.仿真结果表明:振荡频率为0.79,24,30 MHz时的相位噪声达到-128,-122,-120 dBc·Hz^-1@1 MHz.通过调节外接电阻电容,使得电路在3~6 V电源电压下,输出100.0~3.0×10⁷ MHz的矩形波,电路兼具低相位噪声和高线性特性.     

GPS/BD 接收机中电感电容压控振荡器设计

采用TSMC 0.18 μm CMOS工艺,设计了一款宽调谐、低相位噪声、低功耗的电感电容压控振荡器(voltage controlled oscillar,VCO),用于接收北斗卫星导航系统的B1,B2频段信号和全球定位系统(global positioning system,GPS)的L1频段信号的射频接收机中.振荡器中采用了开关固定电容阵列和开关MOS管可变电容阵列,有效地解决了宽频率调谐范围和低相位噪声之间不可兼顾的问题,另外,采用了可变尾电流源的结构,使得振荡器在整个可调频率范围内输出电压的幅度变化不大.利用Cadence软件中Spectre对电路进行仿真.结果表明,振荡器频率调谐在2.958-3.418 GHz和2.318-2.552 GHz这2个频段内,在1.8V的供电电源电压下,功耗仅为3.06-3.78mW.当振荡器工作在3.2 GHz和2.4 GHz的中心频率时,其在1 MHz频偏处的单边相位噪声分别为-118 dBc/Hz和-121 dBc/Hz.     

一种采用全MOS器件补偿温度和沟调效应的电流控制振荡器

本文提出一种全MOS器件补偿温度和沟调效应电流控制振荡器补偿方法,以减小医疗导联系统通信时钟恢复电路的振荡器的震荡频率偏移。与传统的振荡器相比,该振荡器采用全MOS器件设计温度和偏置电流补偿电路,在增强可靠性的情况下降低了温度和沟调效应引起的频率偏移。电路采用.35um标准MOS工艺设计,通过与传统的振荡器性能进行仿真比较,该方法的震荡频率的偏移量得到明显改善。     

一个1.5V低相位噪声的高频率LC压控振荡器的设计

介绍了一种适用于DCC-1800系统的压控振荡器的设计,中心频率为3．6GHz．分析并比较了三种降低相位噪声的方法并进行了仿真验证,然后阐述了3．6GHz压控振荡器器件尺寸的优化分析．采用电感电容滤波技术降低相位噪声,在偏离中心频率600kHz处,仿真得到相位噪声为-117dBc／Hz,调谐范围达到26．7％．VCO电路在1．5V电压下工作,静态电流为6mA．     

电感及电容结构的压控振荡器电路设计与仿真

随着通信技术对射频收发机性能要求的不断提高,高性能压控振荡器已成为模拟集成电路设计、生产和实现的关键环节。针对压控振荡器设计过程中存在相位噪声这一核心问题,文中采用STMC 0.18μm CMOS工艺,提出了一种1.115 G的电感电容压控振荡器电路设计方案,利用Cadence中的Spectre RF对电路进行仿真。研究结果表明:在4～6 V的电压调节范围内,压控振荡器的输出频率范围为1.114 69～1.115 38 GHz,振荡频率为1.115 GHz时,在偏离中心频率10kHz处,100 kHz处以及1 MHz处的相位噪声分别为-90.9 dBc/Hz,-118.6 dBc/Hz,-141.3dBc/Hz,以较窄的频率调节范围换取较好的相位噪声抑制,从而提高了压控振荡器的噪声性能。     

基于C8051F020单片机的半导体激光器稳频系统

为推进半导体激光器稳频技术向数字化、 智能化发展, 提出一种基于C8051F020单片机的数字辅助稳频方法。该方法通过对饱和吸收信号进行检测, 得到半导体激光器频率变化的误差量, 再利用对误差信号的计算处理反馈给电流控制及温度控制, 从而对半导体激光器进行稳频, 并据此思路设计了稳频系统的硬件电路及软件辅助锁频程序。经实验验证, 该系统实现了开机自动稳频, 在失锁后能重新锁定, 得到秒稳8.39×10^-11, 千秒稳7.99×10^-12的稳定度指标。     

基于光纤链路的高精度时间频率传输与同步

 在清华大学与中国计量科学研究院之间往返80 km 的商用光纤链路上进行了时间频率同时传输与同步实验.采用时间频率同时传输与同步的方法,获得了7×10^-15/s,5×10^-19/d 的频率传输稳定度结果;通过在发射端主动探测并补偿时间脉冲信号在光纤中传输的时间延迟,实现了±50 ps 的时间同步稳定度指标.鉴于目前基于光纤链路的频率传输方案均受限于点对点传输的问题,设计并完成了可多点下载的频率接收系统,使时间频率传输与同步网络的建设成为可能.     

适用于多边带频分复用超宽带系统的CMOS频率综合器

采用整数分频锁相环、单边带混频器、多相位滤波器、频率选择器设计了适用于多边带频分复用超宽带系统的频率综合器.该频率综合器可以产生3.432,3.96,4.488 GHz 3个频率信号,仿真结果表明该电路提供大于35.29 dB,边带杂散抑制性能,频率信号之间的切换时间小于1.35 ns,相位噪声积分为2.62°,满足了超宽带通信系统收发机对于本地时钟性能的要求.频率综合器采用0.18μm RF CMOS工艺设计,在1.8 V电源电压下,总功耗为66.6 mW.     

共沉法制备锰锌软磁铁氧体微粉钙镁脱除实验

研究了在碳酸盐共沉淀法制备锰锌软磁铁氧体前躯体净化过程中NH4F对钙镁杂质深度脱除的影响.实验结果表明,NH4F用量、反应时间和温度、pH值对钙镁的深度脱除都有显著影响.在反应温度为90 ℃,加入的NH4F溶液质量浓度为370.4 g·L^-1、体积分数为2.4×10^-2,pH值控制为3.5,反应时间为1 h的条件下,净化后液中的钙镁质量浓度分别为0.003,0.019 g·L^-1,共沉粉中的钙镁质量分数分别为7.5×10^-5和5．6×10^-5,均小于10^-4,达到制备高档锰锌软磁铁氧体产品的要求.     

2.6GHz高速CMOS环形振荡器设计

文章提出了一种偶数级环形振荡器的设计方案,中心频率为2.3GHz,利用起振电路使其能够快速起振,当环形振荡器的控制电压为1.2~2.0V时,其线性调谐范围为1.9~2.6GHz;电路设计采用TSMC0.18μm 1P6M混合信号生产工艺;利用Cadence Spectre RF进行仿真。结果显示,在中心频率为2.3GHz、偏移载波频率为10MHz的情况下,环形振荡器的相位噪声为-112.9dBc/Hz。该电路可用于高速锁相环的设计中。     

一种适应PVT偏差的4GHz双重反馈环形振荡器

在分析传统环形振荡器的基础上,设计了一种新型高频、低噪声环形振荡器.采用改进的全开关状态的延时单元和双重反馈环结构,克服了传统环形振荡器振荡频率低、噪声性能差的缺点,可以有效抑制PVT(Pro-cess Voltage Temperature)偏差对频率的影响.采用TSMC0.18μm CMOS工艺参数,电源电压1.8V,功耗为37.5mW.仿真得到在振荡器中心频率为4GHz时的单边带相位噪声为95.6dBc/Hz@1MHz.     

面向太赫兹波段的负曲率光纤设计及数值研究

文章设计了一种基于环烯烃共聚物(cyclic olefin copolymer, COC)的空芯负曲率光纤(negative curvature fiber, NCF),分析结构参数光纤芯径、管径和毛细管厚度对光纤限制损耗的影响,并对参数进行优化,使得单包层NCF在2.0～2.5 THz频率范围内限制损耗为10^-4～10^-5 dB/m,损耗最低值可降到8.90×10^-5 dB/m;引入内包层管破坏常规负曲率光纤的对称性,使纤芯模式与内包层管壁模式进行耦合,从而增加x和y偏振方向的折射率和损耗差异产生双折射;对影响光纤双折射特性和限制损耗的因素进行分析,在2.0～3.0 THz频率范围内双折射系数可达到10^-4～10^-5。该文结果为太赫兹NCF的长距离传输、偏振敏感等应用提供了一条新的途径。     

流动注射-化学发光分析法测定磺胺胍

为了实现快速测定样品中磺胺胍含量并降低检测成本,联合流动注射技术,建立了一种测定磺胺胍含量的新方法。基于在酸性条件下磺胺胍对高锰酸钾-甲醛体系的发光信号有明显的增强作用而建立了磺胺胍的检测体系并优化了各项参数。结果显示：在优化条件后,磺胺胍的线性范围为5×10^-5～6×10^-4 mol·L^-1;对浓度为2×10^-4 mol·L^-1的磺胺胍溶液进行11次平行测定,计算出检出限为6×10^-7 mol·L^-1,检测结果的相对标准偏差为1.1%;加标回收实验测得的回收率为97%～103%。该方法检测快速、灵敏度高且成本较低,可成功应用于样品中磺胺胍的测定。     

宽带∑-△锁相环路的相位噪声抵消技术

根据传统的小数分频锁相环中的采样保持方案，提出了宽带∑-△锁相环中采样保持技术的实现方案．方案的采样时刻由首先出现的参考时钟信号或分频器信号的上升沿决定，可以在采样前为补偿电流和电荷泵电流提供足够的时间以保证它们在积分器上的完全积分，从而解决了使用相位内插的∑-△锁相环中电荷泵电流脉冲与补偿电流脉冲间的匹配问题．仿真结果表明，使用采样保持单元后可以显著降低环路中的相位噪声和杂散噪声．