系統設計考量

2.2.1 系統設計規格

在我們的設計中，最重要的考量就是要符合 IEEE802.11b 標準所定的規格。

在 IEEE802.11b 標準的說明書上，含有很多的規格，包括基頻、資料傳輸、射頻 端等。在射頻方面，直接與頻率合成器相關的規格就是穩定時間、各頻道中心頻 率及頻率準確度。穩定時間的規格是在頻道間互相切換之後的 224μs，輸出頻 率 必 須 為 頻 道 中 心 頻 率 之 內 。 各 頻 道 的 中 心 頻 率 從 2.412GHz 到 2.472GHz 每間隔 10MHz 一個頻道。而中心頻率的準確度最大必須在 之 內。

60KHz

±

25 ppm

±

在頻率合成器中，另一個重要的規格是輸出的相位雜訊大小。若輸出的相位 雜訊不好，則會被鄰近頻道的訊號給蓋掉，無法收到正確的訊息。所以如何讓相 位雜訊變低，是在設計頻率合成器的重要議題。所以我們選擇鎖相迴路式的頻率 合成器，它擁有較好的相位雜訊表現。

圖 2.8 相位雜訊表示圖

由圖 2.8 我們可以清楚的瞭解到相位雜訊對訊號的影響。由頻率合成器輸出 的訊號為本地振盪訊號，可以看到旁邊帶著群擺般的相位雜訊。而由天線接收進 來的訊號，除了想要的訊號之外，還有鄰近頻道的訊號。當這些訊號經過混波器 混頻之後，相位雜訊變會附在想要的訊號和鄰近的訊號上。由圖中可以看出，若 相位雜訊太大，附在鄰近頻道訊號的相位雜訊便會蓋住想要的訊號，所攜帶的訊 息便消失了。由 IEEE802.11b 標準可以查出最小的敏感度為-76dBm，而在 10MHz

鄰近頻道訊號大小為-41dBm，則我們可以由下式算出相位雜訊的規格：

{ } 10log(10 10 )6

112 / @10 offset frequency

m wanted adjacent

L P P SNR

dBc Hz MHz

ω = − − − ×

= − （2.28）

2.2.2 系統設計架構

在§2.1.4 有提到，本論文所採用的架構是雙電荷沯浦式的三階頻率合成 器。由於此架構可以把零點往低頻移動，卻不會對在高頻的那一個極點造成很大 的影響。在一般的三階頻率合成器，如（2.12），我們想要將零點往低頻移動換 取更大的相角邊限，有兩個選擇，第一是將 加大但會佔很大的面積，第二是 將電阻變大，但是同時若 不改變，在高頻的極點將也會往低頻移動，減少了 迴路衰減雜訊的能力。所以，使用雙電荷沯浦可以避免這些缺點，而增加相角邊

C2

C1

限，並且減少 所佔的面積，節省成本。當然，我們得增加一個電荷沯浦，增 加一點的功率消耗，但是最困難的還是在於兩個電荷沯浦之間尺寸要互相匹配。

在所有其它的參數都決定了，也根據這些參數將頻率合成器設計出來，假設 C2

α取

的接近 1，我們可以以很小的 實現相同的零點，但是由於兩個電荷沯浦電流相 近，如果有一點的不匹配，將會造成

C2

α的大幅變動，使得迴路的轉換函數變得與

當初設計的不相同，影響了實現後的表現。因此α不宜取得太大。另外，由於使 用切換電容來等效電阻，可以實現較大的電阻而不必擔心面積的問題，並且可以 有額外衰減雜訊的的效果。不過在此要避免控制切換開關的頻率漏到振盪器的控 制端，產生額外的雜訊，在設計時要仔細考慮。

CK

CK CK

CK

1200

~ 1263

÷

圖 2.9 頻率合成器架構

圖 2.9 為本論文要實現的頻率合成器架構。在除頻器部份，我們選擇整數式 除頻器。因為頻道間隔為 10MHz，且第一個頻道中心頻率為 2.412GHz，則最大的 參考頻率只能選擇 2MHz，對應的除頻倍數便選為 1200 到 1263，則輸出的頻率範 圍為 2.4GHz 到 2.526GHz。我們可以控制除頻器的倍數為 1206、1211、1216、1221、

1226、1231 和 1236 來切換七個頻道。在切換電容的切換訊號 CK，使用一個倍數

為 2 的除頻器將參考頻率除 2 提供給切換電容使用。