CMOS無(wú)線發(fā)射機(jī)射頻前端研究及電路優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、隨著集成電路(IC)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展壯大和人們生活節(jié)奏的加快，人們不斷追求更加方便、快捷的生活方式。很多設(shè)備從最初的有線連接發(fā)展為現(xiàn)在的無(wú)線控制，在使用方面不再受限于距離，大大提高了效率。如今，無(wú)線應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)普及，其中，無(wú)線通信更是成為人們生活中形影不離的一部分。無(wú)線通信技術(shù)發(fā)展至今，已經(jīng)日趨成熟，并仍在不斷地優(yōu)化和改良中。
　　本文以無(wú)線通信中必不可缺的無(wú)線收發(fā)機(jī)為研究基礎(chǔ)，重點(diǎn)對(duì)無(wú)線發(fā)射機(jī)的結(jié)構(gòu)和組成它的各個(gè)電路模塊進(jìn)行研究分析。

2、在了解無(wú)線發(fā)射機(jī)射頻(RadioFrequency)前端電路構(gòu)成的基礎(chǔ)上，對(duì)發(fā)射機(jī)前端電路提出優(yōu)化設(shè)計(jì)。在保證基本應(yīng)用功能的前提下，盡可能的降低電路功耗，減少器件使用，從而減小芯片面積，達(dá)到節(jié)約成本的目的。提出了一種較為新穎的應(yīng)用于無(wú)線發(fā)射機(jī)的聯(lián)合設(shè)計(jì)模塊。該模塊由發(fā)射機(jī)中上變頻混頻器(up-conversion mixer)和壓控振蕩器(VCO)兩個(gè)重要電路組成。采用平衡-非平衡(balun)電路將差分輸入和輸出轉(zhuǎn)化為單端輸入、單端輸

3、出的結(jié)構(gòu)，可直接用于配有50Ω天線的無(wú)線通信系統(tǒng)中，構(gòu)成無(wú)線發(fā)射機(jī)的重要功能部件。設(shè)計(jì)中采用了電流復(fù)用和匹配網(wǎng)絡(luò)復(fù)用的結(jié)構(gòu)，在降低直流功耗的同時(shí)，從根本上減少了無(wú)源器件的使用，大大縮小了芯片的面積。本文給出了該電路的詳細(xì)設(shè)計(jì)思路和過(guò)程，包括版圖設(shè)計(jì)和后端仿真結(jié)果。最后對(duì)設(shè)計(jì)提出了可能的進(jìn)一步的改進(jìn)方案，以期達(dá)到更好的效果。設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)采用SMIC0.18um RF CMOS工藝，整個(gè)電路采用全集成設(shè)計(jì)，包括濾波、匹配電路部分，均采用硅集成

4、器件實(shí)現(xiàn)。測(cè)試結(jié)果顯示，在1.2V的供電電壓下，電路直流功耗低于4.7mW，最大轉(zhuǎn)換增益可達(dá)7.8dB，電路的噪聲系數(shù)在有效頻段內(nèi)低于20dB，在偏離中心頻率100KHz處，電路的相位噪聲低于-100dBc/Hz。整個(gè)設(shè)計(jì)在功耗方面取得了良好的成效，而其他性能也都達(dá)到了GSM通信應(yīng)用的基本要求。同時(shí)，由于采用了復(fù)用技術(shù)，去掉了冗余電路和器件，在電路的面積上也實(shí)現(xiàn)了較大的突破。經(jīng)測(cè)量版圖面積得到，該聯(lián)合設(shè)計(jì)模塊占用面積約為1.18mm2。