多模多标准接收机中宽带压控振荡器的设计

发布时间：2017-08-05 05:10

  本文关键词：多模多标准接收机中宽带压控振荡器的设计

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【摘要】：无线通信技术在当今社会中起到越来越重要的作用,广泛应用于工业、医药、制造等领域。无线通信技术在卫星通信、车载网络、无线局域网和个人通信等方面的应用更是具有广阔的市场。随着移动通信技术的快速发展,许多无线通信标准被提出,如GSM, WCDMA, LTE, WLAN和GPS等等。为了适应目前无线通信发展的趋势,设计一个支持多种通信标准的接收机成为了国内外的研究热点。频率综合器广泛地应用于无线通信系统中,为无线接收机的频率变换和信道选择提供本振信号,而压控振荡器作为频率综合器中重要的一个模块,决定了频率综合器的频率范围和相位噪声性能。因此压控振荡器必须满足低相位噪声,低功耗的要求并且能够覆盖全部的频率范围,同时应该占用尽量小的芯片面积。本论文基于TSMC 0.18μm CMOS工艺设计了一个应用于多模多标准射频收发机中的宽带压控振荡器。设计方案采用一个双模压控振荡器连接分频器链路的方式扩展频率范围,并通过选择器选择需要输出的频率。双模压控振荡器利用耦合电感实现四阶谐振网络,加入5比特开关电容阵列,得到较宽的调谐范围,可变电容阵列减小幅度相位转换效应,电流复用的负阻结构降低了直流功耗。分频器链路由两个源极耦合结构的二分频构成。后仿真结果表明压控振荡器输出频率覆盖3.8-7.6GHz,3.8GHz和7.6GHz在1MHz频偏处相位噪声分别为-111.3dBc/Hz和-109dBc/Hz,电源电压为1.8V,核心压控振荡器工作电流为6-12mA。整体电路能够正常工作,覆盖1.4-7.6GHz的频率范围,整体电路的工作电流小于40mA。整体版图为1075μmx685μm,总面积约为0.736mm2。
【关键词】：多模多标准 频率综合器 压控振荡器 耦合电感 分频器
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN752;TN851
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-12
• 1.1 课题背景与意义8-10
• 1.2 研究内容与设计指标10-11
• 1.3 论文组织11-12
• 第2章 压控振荡器基本理论12-30
• 2.1 振荡器的基本原理12-15
• 2.1.1 振荡器的负反馈系统分析12-13
• 2.1.2 单端口能量补偿系统分析13-15
• 2.2 振荡器分类和性能指标15-16
• 2.2.1 振荡器分类15
• 2.2.2 压控振荡器的性能指标15-16
• 2.3 相位噪声分析16-24
• 2.3.1 相位噪声的基本原理与影响16-18
• 2.3.2 相位噪声的分析方法18-23
• 2.3.3 相位噪声的优化方法23-24
• 2.4 宽带压控振荡器的设计24-28
• 2.4.1 宽带VCO设计问题24-26
• 2.4.2 宽带VCO的电路结构26-28
• 2.5 本章小结28-30
• 第3章 宽带VCO的电路设计30-64
• 3.1 性能指标和电路设计方案30-31
• 3.2 双模VCO的设计31-59
• 3.2.1 基于耦合电感的VCO理论分析31-37
• 3.2.2 耦合电感的设计37-47
• 3.2.3 负阻管设计47-50
• 3.2.4 可变电容设计50-55
• 3.2.5 开关电容阵列设计55-56
• 3.2.6 缓冲电路的设计56-59
• 3.3 分频器的电路设计59-62
• 3.3.1 分频器的基本原理59-61
• 3.3.2 分频器的电路结构61-62
• 3.4 多路选择器的设计62
• 3.5 本章小结62-64
• 第4章 版图设计及后仿真结果分析64-76
• 4.1 版图设计64-66
• 4.1.1 射频电路的版图设计64-65
• 4.1.2 整体版图设计65-66
• 4.2 各模块后仿结果及分析66-72
• 4.2.1 压控振荡器的仿真66-70
• 4.2.2 分频器的仿真70-72
• 4.3 整体电路的后仿真及分析72-74
• 4.4 测试方案74
• 4.5 本章小结74-76
• 第5章 总结与展望76-78
• 参考文献78-82
• 致谢82

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本文编号：623273