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文檔簡介
1、隨著短距離高速無線通信技術(shù)的空前發(fā)展,超寬帶(ultra-wideband,UWB)技術(shù)由于其低功耗、高速率傳輸?shù)忍匦允艿綄W(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。本論文針對WiMedia國際標(biāo)準(zhǔn)超寬帶系統(tǒng)和中國國家標(biāo)準(zhǔn)超寬帶系統(tǒng)的頻率綜合器的設(shè)計(jì)方法展開深入研究。
根據(jù)超寬帶系統(tǒng)對頻率綜合器的特殊要求,頻率跳變時(shí)間必須小于9.47ns,傳統(tǒng)的鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)無法實(shí)現(xiàn),由此產(chǎn)生了幾種基本的頻率綜合方法。在此基礎(chǔ)上,本論文在針對WiMedia國際標(biāo)準(zhǔn)
2、和針對中國國家標(biāo)準(zhǔn)超寬帶系統(tǒng)的頻率綜合器研究中,提出了兩種新的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)。
在WiMedia國際標(biāo)準(zhǔn)超寬帶頻率綜合器研究中,主要針對3~5GHz第一頻段組,采用三個(gè)鎖相環(huán)(PLL)并聯(lián)選擇輸出。為了實(shí)現(xiàn)寬頻率調(diào)諧范圍和低相位噪聲的雙重要求,本論文提出了一種新型的基于環(huán)型振蕩器的雙環(huán)路鎖相環(huán)。它由一個(gè)粗調(diào)諧環(huán)路提供較大的VCO壓控增益,以覆蓋較寬的頻率調(diào)諧范圍。同時(shí)又由一個(gè)細(xì)調(diào)諧環(huán)路提供較小的VCO壓控增益,以獲得較好的相位噪聲特
3、性。并且論文設(shè)計(jì)了一款雙控多通路環(huán)型振蕩器,同時(shí)提供大、小兩個(gè)壓控增益。芯片經(jīng)過0.18-μmCMOS工藝流片驗(yàn)證,其輸出頻率調(diào)諧范圍是單環(huán)路時(shí)的2.2倍,并且具有同樣低的相位噪聲。
在針對中國國家標(biāo)準(zhǔn)超寬帶頻率綜合器研究中,由于需要輸出14個(gè)頻點(diǎn),因而必須采用基于單邊帶混頻器的頻率綜合方式。但是單邊帶混頻器會造成輸出頻譜的雜亂,使得輸出雜散特性成了主要的設(shè)計(jì)難題。論文從頻譜規(guī)劃開始,以使用盡量少的單邊帶混頻器為目標(biāo),并且使用
4、最簡單的實(shí)現(xiàn)方式以節(jié)約成本和能耗。論文提出了一種新穎的適用于中國國家標(biāo)準(zhǔn)的頻率合成方案和頻率綜合器架構(gòu)。經(jīng)系統(tǒng)仿真驗(yàn)證,該結(jié)構(gòu)簡單高效,有效規(guī)避了一些不利于輸出頻譜質(zhì)量或者功耗的潛在因素。
在對中國國家標(biāo)準(zhǔn)超寬帶頻率綜合器的電路實(shí)現(xiàn)上,論文以輸出頻譜質(zhì)量為主要目標(biāo),對每個(gè)模塊進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。論文提出了一種新型諧波抑制I/Q校準(zhǔn)電路,校準(zhǔn)了單邊帶混頻器的輸入I/Q失配以減小輸出鏡像雜散,同時(shí)也抑制了I/Q校準(zhǔn)電路自身所引入的三階非
5、線性,有效提高輸出頻譜質(zhì)量。此外,論文提出了一種新型基于交叉耦合寄生抵消技術(shù)的多相位頻率選通器,有效抑制了多輸入信號的端口泄漏,并且不消耗額外功耗集成了多相位選擇功能,也規(guī)避了多模塊的非線性問題。該款針對于中國國家標(biāo)準(zhǔn)的超寬帶頻率綜合器經(jīng)過0.13-μmCMOS工藝流片驗(yàn)證,電源電壓1.2V,功耗87mw,相位噪聲-88dBc/Hz@125kHz,-105dBc/Hz@1MHz,積分相位噪聲為2°,并且輸出頻譜鏡像抑制可達(dá)-45dBc,
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