应用于车载防撞雷达线性调频源中∑-δ小数频率综合器的设计

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1、学校代码：10385分类号：研究生学号：1200401024密级：应用于车载防撞雷达线性调频源中Σ-Δ小数频率综合器的设计AΣ-ΔFractional-NFrequencySynthesizerAppliedtoFMCWGeneratorinAutomobileAnti-collisionRadar作者姓名：张琳指导教师：杨骁讲师实际单位导师：杨守军专业学位类别：工程硕士专业学位领域：电子与通信工程研究方向：射频集成电路设计所在学院：信息科学与工程学院论文提交日期：二〇一五年四月十日学位论文独创性声明本人声明兹呈交的学位论文是本人在导师指导下完成的研究成果。论文写作中不包含其他人已经

2、发表或撰写过的研究内容，如参考他人或集体的科研成果，均在论文中以明确的方式说明。本人依法享有和承担由此论文所产生的权利和责任。论文作者签名：签名日期：学位论文版权使用授权声明本人同意授权华侨大学有权保留并向国家机关或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅和借阅。本人授权华侨大学可以将本学位论文的全部内容或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。论文作者签名：指导教师签名：签名日期：签名日期：摘要摘要车载防撞雷达是汽车自适应巡航系统（AdaptiveCruiseControl，ACC）的重要组成部分。调频连续波（Freque

3、ncyModulatedContinuousWave，FMCW）雷达具有高分辨率、低发射功率、尺寸小的优势，因此受到广泛应用。线性调频源的性能决定了FMCW雷达的性能指标，因此，本文针对应用于24GHzFMCW车载防撞雷达中线性调频源的Σ-Δ小数频率合成器进行了研究与设计。本文首先分析了FMCW雷达的基本理论与雷达测距、测速的工作原理，对比了常见的雷达线性调频信号合成方法，并根据FMCW车载防撞雷达系统对线性调频源的性能要求，选定了一种低成本、能实现高线性度的FMCW合成方案：Σ-Δ小数频率合成法，作为本课题的设计方案。在本文的研究中，采用Top-Down的设计方法，首先对实现线性调

4、频源的Σ-Δ小数频率合成器进行了Simulink建模与仿真，根据系统仿真结果确定了频率综合器系统的关键参数。在此基础上，本文在TSMC0.18μmCMOS1P4M工艺下对关键电路模块进行了设计、仿真和版图实现，包括无鉴相死区的鉴频鉴相器电路、充放电电流高度匹配的电荷泵电路、可实现在16~31范围内小数分频的多模分频器和Σ-Δ调制器、环路滤波器以及带隙基准电流偏置。其中，为了防止由工艺偏差等导致的PFD延时过长或过短，设计了PFD复位延时时长可调电路模块；电荷泵电流大小可以根据带宽要求在300A~5mA范围内选择，能缩短锁定时间，适应雷达在不同场合的需求。在外接VCO采用Verilo

5、g-A模型的条件下对电路进行仿真：电荷泵电路输出电压在0.5V~2.8V范围变动时，充放电电流失配率小于1%；在100MHz参考时钟频率下，环路锁定时间为12s。基于该Σ-Δ小数频率合成器的线性调频源能满足自适应巡航系统对车载防撞雷达的性能需求。关键词：锁相环鉴频鉴相器电荷泵Σ-Δ频率综合器FMCW雷达I华侨大学硕士学位论文AbstractAutomobileanti-collisionradarisanimportantpartofadaptivecruisecontrol(ACC).FMCW(FrequencyModulatedContinuousWave)radar,whic

6、hpresentssignificantadvantages,suchashigh-resolution,low-emissionpower,morecompactsize,hasbeenwideused.Inordertoachievehighsystemperformance,itrequiresawell-designedFMCWgenerator.ThispaperpresentsaΣ-Δfractional-NfrequencysynthesizerforFMCWgeneratoroperatinginanAutomobileradar.Thispaperbrieflyan

7、alysesthetheoryofanti-collisionradaranddiscussedseveralmeansofgeneratingrampwave,inordertomeettheneedsofcollisionavoidanceradar,wechoosetogenerateFMCWbyusingafractional-Nfrequencysynthesizer.TheTop-Downdesignmethodologyisappliedto