UWB頻率綜合器的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、隨著無線通信網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，一方面人們對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速度的期望不斷提高，各種速率越來越高的無線通信協(xié)議也應(yīng)運(yùn)而生。UWB就是在這種趨勢(shì)下產(chǎn)生的。另一方面，人們希望能夠?qū)崿F(xiàn)無線傳輸網(wǎng)絡(luò)的低成本、低功耗，而現(xiàn)代CMOS器件的發(fā)展，使得低成本、低功耗的CMOS全集成的射頻收發(fā)機(jī)成為可能。而MB-OFDM UWB的系統(tǒng)要求也表明它非常適合于用CMOS來設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。 本文以基于MB-OFDM UWB射頻收發(fā)機(jī)應(yīng)用的頻率綜合器為出發(fā)點(diǎn)，研究了頻率

2、綜合器的系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)理論，并且采用JAZZ 0.18um RF CMOS工藝具體設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了頻率綜合器中間的關(guān)鍵模塊正交壓控振蕩器和除法器，并且研究了該頻率綜合器體系結(jié)構(gòu)中的鎖相環(huán)的環(huán)路設(shè)計(jì)部分。測(cè)試結(jié)果表明QVCO的相位噪聲能夠滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)的要求，在100kHz頻偏處的相位噪聲為-90.4dBc/Hz，1MHz頻偏處的相位噪聲可以達(dá)到-116.7dBc/Hz。 本文首先討論了UWB頻率綜合器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，從MB-OFDM UWB的系

3、統(tǒng)指標(biāo)出發(fā)，研究了UWB射頻收發(fā)機(jī)中頻率綜合器的性能指標(biāo)，包括頻率綜合器的點(diǎn)頻相位噪聲要求、Spur要求、積分相位噪聲要求等，并且最終確定了UWB頻率綜合器所采用的結(jié)構(gòu)。 接下來是具體電路的設(shè)計(jì)，包括壓控振蕩器的設(shè)計(jì)和除法器的設(shè)計(jì)。文中首先確定了本次設(shè)計(jì)所采用的QVCO的結(jié)構(gòu)，并且通過仿真分析了該結(jié)構(gòu)在性能上的優(yōu)異性。總結(jié)了正交壓控振蕩器(QVCO)的優(yōu)化設(shè)計(jì)以及設(shè)計(jì)流程，其中還詳細(xì)分析了該QVCO采用的數(shù)字電容調(diào)諧陣列(DCC

4、A)結(jié)構(gòu)較之普通結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)以及它對(duì)VCO頻率調(diào)諧范圍的影響。除法器的設(shè)計(jì)，包括高速SCL除法器和數(shù)字除法器的設(shè)計(jì)。該部分結(jié)合了定量和定性的方法，分析了SCL除法器的最高工作頻率、偏置電流的設(shè)置以及動(dòng)態(tài)工作特性。 接著討論了鎖相環(huán)環(huán)路穩(wěn)定性設(shè)計(jì)的兩種方法，按照開環(huán)相位裕度最大法設(shè)計(jì)了環(huán)路濾波器的參數(shù)，基于噪聲估計(jì)優(yōu)化的環(huán)路參數(shù)的設(shè)計(jì)方面討論了如何選取環(huán)路帶寬使得環(huán)路的輸出相噪最低，最后提出了根據(jù)PVT變化調(diào)控電荷泵電流來保持環(huán)路穩(wěn)