OFDM超寬帶系統的頻率綜合器設計方法研究.pdf

1、隨著短距離高速無線通信技術的空前發(fā)展,超寬帶(ultra-wideband,UWB)技術由于其低功耗、高速率傳輸等特性受到學術界和工業(yè)界的廣泛關注。本論文針對WiMedia國際標準超寬帶系統和中國國家標準超寬帶系統的頻率綜合器的設計方法展開深入研究。
　　根據超寬帶系統對頻率綜合器的特殊要求,頻率跳變時間必須小于9.47ns,傳統的鎖相環(huán)結構無法實現,由此產生了幾種基本的頻率綜合方法。在此基礎上,本論文在針對WiMedia國際標準

2、和針對中國國家標準超寬帶系統的頻率綜合器研究中,提出了兩種新的實現結構。
　　在WiMedia國際標準超寬帶頻率綜合器研究中,主要針對3～5GHz第一頻段組,采用三個鎖相環(huán)(PLL)并聯選擇輸出。為了實現寬頻率調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)。它由一個粗調諧環(huán)路提供較大的VCO壓控增益,以覆蓋較寬的頻率調諧范圍。同時又由一個細調諧環(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。并且論文設計了一款雙控多通路環(huán)型振蕩器,同時提供大、小兩個壓控增益。芯片經過0.18-μmCMOS工藝流片驗證,其輸出頻率調諧范圍是單環(huán)路時的2.2倍,并且具有同樣低的相位噪聲。
　　在針對中國國家標準超寬帶頻率綜合器研究中,由于需要輸出14個頻點,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計難題。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,并且使用

4、最簡單的實現方式以節(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準的頻率合成方案和頻率綜合器架構。經系統仿真驗證,該結構簡單高效,有效規(guī)避了一些不利于輸出頻譜質量或者功耗的潛在因素。
　　在對中國國家標準超寬帶頻率綜合器的電路實現上,論文以輸出頻譜質量為主要目標,對每個模塊進行優(yōu)化設計。論文提出了一種新型諧波抑制I/Q校準電路,校準了單邊帶混頻器的輸入I/Q失配以減小輸出鏡像雜散,同時也抑制了I/Q校準電路自身所引入的三階非

5、線性,有效提高輸出頻譜質量。此外,論文提出了一種新型基于交叉耦合寄生抵消技術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準的超寬帶頻率綜合器經過0.13-μmCMOS工藝流片驗證,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-45dBc,