In this work, a programmable frequency divider suitable for millimeter wave phase-lock loops is presented. The frequency divider has been implemented in a 90 nm standard CMOS technology. To the extent of maximizing the operative input frequency, the higher frequency digital blocks of the frequency divider have been realized using dynamic precharge-evaluation logic. Moreover, a non-conventional method to implement non-power-of-2 division ratios has been used for the higher frequency divider stages (input stages).

Thesis (M.App.Sc.) - Carleton University, 2002. / Includes bibliographical references (p. 215-223). Also available in electronic format on the Internet.

Thesis (M.App.Sc.) - Carleton University, 2005. / Includes bibliographical references (p. 143-146). Also available in electronic format on the Internet.

Thesis (M.App.Sc.) - Carleton University, 2005. / Includes bibliographical references (p. 130-137). Also available in electronic format on the Internet.

Thesis (M.App.Sc.) - Carleton University, 2006. / Includes bibliographical references (p. 54). Also available in electronic format on the Internet.

Thesis (M.S.)--Oregon State University, 2004. / Typescript (photocopy). Includes bibliographical references (leaves 61-63). Also available on the World Wide Web.

Thesis (Ph. D.)--Carleton University, 1999. / Also available in electronic format on the Internet.

Thesis (Ph. D.)--University of Washington, 2006. / Vita. Includes bibliographical references (leaves 152-157).

Αντικείμενο της παρούσης διπλωματικής εργασίας είναι ο σχεδιασμός ενός συνθέτη συχνοτήτων για MB-OFDM (Multiband Orthogonal Frequency-Division Multiplexing) UWB εφαρμογές. Ο συνθέτης συχνοτήτων αποτελεί εξέχουσας σημασίας δομικό στοιχείο των RF πομποδεκτών αφού είναι υπεύθυνος για την παραγωγή του (LO oscillator) σήματος που οδηγεί τον downconverter και τον upconverter στο μονοπάτι του δέκτη και του πομπού αντίστοιχα. Μελετήθηκαν οι δομές, οι κυριότερες τοπολογίες και τα χαρακτηριστικά ενός τυπικού συνθέτη συχνοτήτων καθώς και τα κύρια εξαρτήματα που το απαρτίζουν. Αφού μελετήσαμε το βασικό και το εναλλακτικό σχέδιο συχνοτήτων όπως παρουσιάζεται από το MB-OFDM πρότυπο προτείναμε την κατάλληλη τοπολογία η οποία και διαφέρει από αυτή των τυπικών συνθετών συχνοτήτων που χρησιμοποιούνται ευρέως στα ασύρματα συστήματα τηλεπικοινωνιών λόγω των υψηλών απαιτήσεων της UWΒ τεχνολογίας. Η επιλογή των εξαρτημάτων που απαρτίζουν τον συνθέτη συχνοτήτων έγινε με βάση την ελαχιστοποίηση του θορύβου φάσης και της κατανάλωσης ισχύος, της εξάλειψης ανεπιθύμητων σημάτων στην έξοδό του, τα οποία μπορούν να δημιουργήσουν παρεμβολές σε άλλα τηλεπικοινωνιακά συστήματα καθώς και την επίτευξη μικρού χρόνου αποκατάστασης που απαιτεί ένας τέτοιος συνθέτης. Προτείνεται και εξομοιώθηκε λοιπόν συνθέτης συχνοτήτων με περιοχή λειτουργίας του από 3.1 έως 10.6 GHz με βήμα συχνότητας 528 MHz όπως αυτή ορίζεται από το πρότυπο 802.15.3 που αναφέρεται στην UWB τεχνολογία. Από τα αποτελέσματα της εξομοίωσης προκύπτει ότι επιτυγχάνεται χαμηλός θόρυβος φάσης, μικρός χρόνος αποκατάστασης και μικρή ισχύς των ανεπιθύμητων σημάτων, αποτελέσματα που συνάδουν με τις απαιτήσεις της UWB τεχνολογίας. Τέλος προτείνεται και υλοποιείται η πλακέτα του βρόχου κλειδωμένης φάσης ο οποίος και αποτελεί το βασικό δομικό στοιχείο του συνθέτη συχνοτήτων. / The subject of the present essay is the design of a frequency synthesizer for MB-OFDM (Multiband Orthogonal Frequency-Division Multiplexing) UWB applications. The frequency synthesizer is a structural part of foremost importance at the RF transceivers, as it is responsible for the production of the signal (LO oscillator) that leads the downconverter and the upconverter at the path of the receiver and the transmitter correspondingly. Structures, principal topologies and a typical’s frequency synthesizer characteristics have been studied, as well as the main components that compose it. After having studied the current and the alternate frequency plan –as presented by MB-OFDM standard-, we proposed the proper topology, which is different from the one for the typical frequency synthesizers, that are widely used at the RF communication systems, due to UWB technology’s high specifications. The choice of the components that compose the frequency synthesizer is based on the minimization of the phase noise and the power consumption, on the reduction of spurious signals during its entrance, which can create interferences to other communicational systems, as well as on the accomplishment of a short settling time, which a synthesizer of this kind demands. So, a frequency synthesizer with a frequency range from 3.1 to 10.6 GHz, with a frequency step of 528 MHz -as it is defined from the standard 802.15.3 that is referred at UWB technology-, has been proposed and simulated. From the results of the simulation, it emerges that a low phase noise is accomplished, a short settling time and a low power of spurious signals, results that add up to UWB technology’s specifications. Finally, the PCB (printed circuit board) of the phase locked loop - which consists the basic structural part of the frequency synthesizer - has been proposed and implemented.

Στην παρούσα Διπλωματική Εργασία μελετάται η αρχιτεκτονική και τα χαρακτηριστικά ενός νέου συνθέτη συχνοτήτων (Frequency Synthesizer) που βασίζεται στην τεχνική του βρόχου κλειδωμένης φάσης (Phase-Locked Loop). Η νέα αρχιτεκτονική ξεπερνά την δυσκολία του απλού συνθέτη συχνοτήτων να έχει ταυτόχρονα μικρό βήμα συχνότητας και μικρό χρόνο κλειδώματος, ενώ ταυτόχρονα διατηρεί και επαυξάνει την δυνατότητα των απλών συνθετών να απορρίπτουν τον θόρυβο φάσης, δίνοντας έτσι πολύ καλή ποιότητα σήματος εξόδου. Τα χαρακτηριστικά αυτά καθιστούν τον νέο συνθέτη πολύ ανταγωνιστικό. / This Diploma Thesis studies the architecture and the characteristics of a new Frequency Synthesizer which based on the Phase-Locked Loop technique. This new architecture overcomes the difficulty of the simple frequency synthesizer to have simultaneously small frequency step and small locking time, while maintains and enhances the possibility to reject phase noise. This concludes to the high quality of the output signal. The above characteristics make the new synthesizer very competitive.