應(yīng)用于超寬帶接收機(jī)的模擬基帶電路的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、超寬帶(UWB)無線通信技術(shù)是一種高數(shù)據(jù)率、低功耗的短距離無線通信技術(shù)。本文旨在面向載波模式的超寬帶無線通信射頻收發(fā)芯片，設(shè)計(jì)接收機(jī)中的模擬基帶電路。超寬帶標(biāo)準(zhǔn)支持的信道帶寬為528MHz，采用正交頻分復(fù)用技術(shù)，要求模擬基帶電路完成264MHz頻帶內(nèi)的增益控制及信道濾波。本文結(jié)合超寬帶射頻接收機(jī)構(gòu)架，分析并推導(dǎo)出模擬基帶電路的設(shè)計(jì)指標(biāo)。根據(jù)指標(biāo)研究并設(shè)計(jì)合適的電路實(shí)現(xiàn)方案，本設(shè)計(jì)采用電流模式的可編程增益放大器(Programmable

2、Gain Amplifier，PGA)和信道選擇濾波器（Channel Selection Filter，CSF），并設(shè)計(jì)跨導(dǎo)級電路和跨阻級電路，與系統(tǒng)前后級電路級聯(lián)，其中還包括直流失調(diào)消除電路。
　　在可編程增益放大器的設(shè)計(jì)中，首先由指標(biāo)要求分析最佳的增益單元級聯(lián)數(shù)是五級，然后系統(tǒng)地歸納了常用結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)?？紤]到高帶寬、高增益變化范圍的要求，在歸納總結(jié)前人工作的基礎(chǔ)上本文設(shè)計(jì)了電流模式的PGA。本文具體分析了電流模式PGA的電路結(jié)

3、構(gòu)，包括電流模式PGA的輸入和輸出阻抗優(yōu)化方法、帶寬擴(kuò)展方法、增益可調(diào)的實(shí)現(xiàn)以及噪聲性能，并給出了可編程增益放大器的仿真結(jié)果。
　　在信道選擇低通濾波器的設(shè)計(jì)中，首先歸納了Gm-C結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，相比于Active-RC結(jié)構(gòu)更適合于高頻應(yīng)用，所以本文選用Gm-C結(jié)構(gòu)。然后系統(tǒng)地闡述了Gm-C濾波器的基本電路特性和設(shè)計(jì)方法，總結(jié)了Gm-C濾波器設(shè)計(jì)中的相關(guān)系統(tǒng)考慮，包括二階單元級聯(lián)的綜合方法、二階單元級聯(lián)的考慮、信噪比與功耗的折中關(guān)系以

4、及運(yùn)算跨導(dǎo)放大器(Operational Transconduct Amplifier，OTA)非理想特性的影響。本文Gm-C濾波器的設(shè)計(jì)，根據(jù)六階切比雪夫低通原型綜合出各二階單元的電路參數(shù)，其中采用基于超級源跟隨結(jié)構(gòu)的雙輸出OTA。本文分析了雙輸出OTA局部反饋提高跨導(dǎo)線性度的原理，采用六個(gè)雙輸出OTA實(shí)現(xiàn)了六階低通濾波器，最后給出濾波器的頻率響應(yīng)、噪聲和線性度的仿真結(jié)果。
　　對于完整的模擬基帶電路，本文還具體分析了直流失調(diào)的

5、產(chǎn)生機(jī)制、對電路性能的惡化和消除直流失調(diào)的方法，并詳細(xì)地闡述了直流失調(diào)消除電路的結(jié)構(gòu)。本文模擬基帶電路還包括跨導(dǎo)級電路，跨阻級電路，輸出緩沖電路和數(shù)字控制電路。本文對跨導(dǎo)級電路，跨阻級電路和輸出緩沖器的電路實(shí)現(xiàn)也做了分析。最后整合各個(gè)模塊，完成了模擬基帶鏈路的實(shí)現(xiàn)方案。
　　本設(shè)計(jì)的所有電路模塊都通過后仿真驗(yàn)證。考慮到版圖對性能的重要影響，本文歸納了模擬版圖設(shè)計(jì)的注意點(diǎn)，設(shè)計(jì)各模塊的版圖，并整合出整個(gè)模擬基帶電路，包括兩個(gè)版本的版