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文檔簡介
1、1摘要I摘要摘要隨著無線通信技術的不斷發(fā)展,射頻與通信集成電路的研究日益趨于白熱化。相比砷化鎵(GaAs)工藝和硅雙極(Bipolar)工藝,CMOS工藝以其集成度高,低廉的成本逐漸得到廣泛應用。無線收發(fā)機系統(tǒng)中的低噪聲放大器、混頻器、本機振蕩器以及中頻濾波器都能夠集成到單片CMOS收發(fā)機芯片上,實現(xiàn)整個從前端到后端的無線通信系統(tǒng)。作為射頻收發(fā)機中的關鍵模塊,壓控振蕩器(VoltageControlledOscillat,VCO)的相位
2、噪聲性能決定了收發(fā)機的選擇性和靈敏度,因此VCO的低噪聲設計技術一直是射頻集成電路領域中的重要研究課題,而基于CMOS工藝的寬帶VCO的低噪聲設計更是VCO設計的一個難點。本課題的主要目標就是基于CMOS工藝設計一個能夠滿足IEEE802.11bg標準的低相位噪聲的VCO。論文首先總結(jié)了VCO目前的研究現(xiàn)狀,然后對VCO的設計理論進行了詳細的分析,包括振蕩器工作原理、性能指標、常用結(jié)構、片上電感和變?nèi)莨艿南嚓P理論以及Leeson和Haj
3、imiri相位噪聲模型等,并在此基礎上研究了VCO相位噪聲優(yōu)化技術。繼而提出了本課題的設計目標和具體實現(xiàn)方案,即利用LC互補交叉耦合MOS管作為振蕩器的核心電路,通過調(diào)節(jié)PMOS和NMOS管的寬長比來優(yōu)化振蕩器的輸出波形和相位噪聲,采用了諧波濾除電阻技術和源極帶反饋電阻技術降低噪聲和功耗,并設計外圍電路保證振蕩器始終穩(wěn)定地工作在所需的狀態(tài)。VCO的振蕩擺幅在很大程度上決定著VCO的相位噪聲性能,存在一個最佳的擺幅可以得到最低的相位噪聲,
4、在寬帶VCO中,不同的頻率點,最佳振蕩擺幅的位置不同,為了獲得最優(yōu)的相位噪聲,可以通過自動幅度控制電路來調(diào)整VCO的尾電流,以補償諧振槽Q值的變化,調(diào)整到對應的最佳擺幅位置。完成了適用于寬帶VCO的幅度檢測器、幅度比較器,可以和VCO直接耦合并且不受寬帶VCO輸出共模電平變化的影響,防止了電容耦合帶來的外部偏置噪聲對VCO相位噪聲的惡化。由于變?nèi)莨艿姆蔷€性會導致“AMPM”轉(zhuǎn)換,從而惡化相位噪聲性能,本文對諧振回路進行了優(yōu)化。論文基于M
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