軟件無線電接收機(jī)中寬帶射頻前端和頻率合成器的研究.pdf

1、出于對(duì)性能和成本的追求，面對(duì)迅猛發(fā)展的無線通訊終端市場，可為不同通訊標(biāo)準(zhǔn)的多模式，多頻段無線終端提供單一平臺(tái)解決方案的軟件定義無線電(Software-Defined Radio)概念得到了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的極大關(guān)注。本文以軟件無線電接收機(jī)的芯片實(shí)現(xiàn)為基本目標(biāo)，對(duì)適用于其中的寬帶射頻前端電路和頻率合成器進(jìn)行了分析和設(shè)計(jì)。主要研究內(nèi)容包括：
　　 第一章首先回顧了軟件定義無線電概念的提出以及其理想物理實(shí)現(xiàn)所遇到的困難，接著敘述了基于

2、當(dāng)前半導(dǎo)體工藝水平可能的實(shí)現(xiàn)方法．基于此，本論文分析了目前主流的無線收發(fā)機(jī)架構(gòu)，對(duì)比了其各自的優(yōu)劣以及對(duì)于軟件無線電系統(tǒng)要求的可適應(yīng)性。在選擇了零中頻作為合適的架構(gòu)基礎(chǔ)上，本文進(jìn)一步分析了接收機(jī)信號(hào)鏈路上各子系統(tǒng)模塊對(duì)于收發(fā)機(jī)系統(tǒng)多模式可重構(gòu)性需求所可以采用的系統(tǒng)架構(gòu)和具體電路實(shí)現(xiàn)。
　　 第二章著重論述適用于軟件無線電接收機(jī)的寬帶射頻前端電路設(shè)計(jì)技術(shù)。在對(duì)近年來的主流實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行了介紹之后，本文從基本的電路結(jié)構(gòu)出發(fā)，對(duì)可行的電

3、路結(jié)構(gòu)逐一分析其利弊，并給出具體的電路實(shí)現(xiàn)和測(cè)試結(jié)果。并在對(duì)之前提出結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)效果進(jìn)行全面分析的基礎(chǔ)上進(jìn)一步拓展思路，提出一系列頗具創(chuàng)意的漸進(jìn)演變電路。最終的設(shè)計(jì)包括一種基于電容互耦合技術(shù)的0.9～10GHz超寬帶放大器，一種新穎的寬帶低噪聲放大器與混頻器融合前端，一種增益數(shù)字可控的無電感寬帶低噪聲放大器，一種增益數(shù)字可控的無電感單端輸入差分輸出寬帶低噪聲放大器，一種基于電容峰振技術(shù)的可覆蓋0.8-5GHz的無電感單端輸入差分輸出寬帶低

4、噪聲放大器以及一種以0.18um SiGe工藝實(shí)現(xiàn)的可覆蓋0.8-6GHz全軟件定義無線電接收機(jī)頻段的無電感單端輸入差分輸出寬帶低噪聲放大器。
　　 第三章論述了寬帶頻率合成器設(shè)計(jì)方面的工作。本論文首先回顧了可用于實(shí)現(xiàn)寬頻帶覆蓋范圍的頻率合成器架構(gòu)，對(duì)其各自的優(yōu)劣進(jìn)行了分析，并給出了近年來主流的基于寬帶分?jǐn)?shù)N分頻鎖相環(huán)和后合成器的架構(gòu).基于此架構(gòu)，本論文對(duì)一個(gè)工作于3～4GHz的具有數(shù)字頻率校正的寬帶分?jǐn)?shù)N分頻器鎖相環(huán)進(jìn)行了系統(tǒng)

5、級(jí)設(shè)計(jì)和具體電路子模塊的實(shí)現(xiàn)。該頻率合成器的整體系統(tǒng)性能仿真顯示其可輸出3～4GHz的寬頻信號(hào)，最小頻率分辨率約為75Hz，帶內(nèi)相位噪聲約為-80dBc/Hz，帶外相位噪聲在1MHz頻率偏移處約為-116dBc/Hz，雜散低于-50dBc，一次頻帶切換時(shí)間約為36us。仿真結(jié)果表明本論文所設(shè)計(jì)的頻率合成器能較好的滿足軟件無線電接收機(jī)系統(tǒng)對(duì)于其帶內(nèi)主要無線通訊標(biāo)準(zhǔn)本振信號(hào)的要求。
　　 第四章給出了對(duì)于之前工作的總結(jié)，并對(duì)未來用于