脈沖體制超寬帶非相干接收機的設計.pdf

1、UWB（超寬帶）技術早在20世紀60年代已經(jīng)由美國軍方應用于雷達、定位和通信系統(tǒng)中。然而自從2002年這項無線技術首次獲得了FCC（美國聯(lián)邦通信委員會）的批準用于民用通信后，UWB技術在民用領域中所顯現(xiàn)出的廣闊發(fā)展前景使其在企業(yè)界與學術界均備受關注。超寬帶技術作為一種以極低功率在短距離內(nèi)高速傳輸數(shù)據(jù)的無線技術，其無線通信系統(tǒng)的SoC（片上系統(tǒng)）設計和實現(xiàn)技術是其走向應用的關鍵步驟之一。與此同時，CMOS工藝的特征頻率隨著深亞微米技術的發(fā)

2、展不斷提高，使得使用CMOS工藝來實現(xiàn)接收機射頻前端成為了最有吸引力的實現(xiàn)手段。
　　 接收機是UWB通信系統(tǒng)中的核心和關鍵模塊。本文設計了基于能量檢測的OOK（開關鍵控）非相干接收機。鑒于中國UWB標準的頻譜模板對UWB發(fā)射的功率限制比FCC的標準低約30dB，即低于-70dBm/MHz，這對接收機的通路增益及后級比較器提出了更高的要求。通過分析各種UWB接收機結(jié)構的優(yōu)缺點，本文采用了基于能量檢測的非相干接受機。非相干解調(diào)避免

3、了在調(diào)制器和解調(diào)器間需要同步的困難，從而實現(xiàn)了低復雜度、低功耗的設計目標。基于自頂向下的設計方法，考慮噪聲及檢波器的衰減特性，將系統(tǒng)的性能指標合理的分配到接收機射頻前端的各個模塊，其中對LNA的設計提出了比較高的要求。
　　 作為UWB無線接收機的重要組成部分，本文詳細的給出了低噪聲放大器、檢波器及比較器的設計過程。介紹了使用CCC（電容交叉耦合）與電流復用技術的LNA和平坦增益的負反饋組態(tài)的LNA。從超寬帶LNA的輸入匹配與噪

4、聲角度進行了詳細的分析，并分別給出了兩種LNA設計的數(shù)學分析和性能優(yōu)化。檢波器主要包含了平方電路、翻轉(zhuǎn)電壓跟隨器-電流檢測電路和跨導級。平方電路運用飽和區(qū)晶體管的平方律特性將輸入差分信號進行平方，所得到的輸出電流由翻轉(zhuǎn)電壓跟隨器-電流檢測電路轉(zhuǎn)換成電壓?？鐚Ъ墝υ撔盘栠M行放大并積分得到所接受的能量。比較器主要包含了預放大電路、再生鎖存比較電路和輸出鎖存緩沖電路。所有電路均采用目前主流的CMOS工藝在Cadence環(huán)境下使用Spectre