2.4ghz寬帶低噪聲lcvcd的研究與設(shè)計

1、1摘要I摘要摘要隨著無線通信技術(shù)的不斷發(fā)展，射頻與通信集成電路的研究日益趨于白熱化。相比砷化鎵（GaAs）工藝和硅雙極（Bipolar）工藝，CMOS工藝以其集成度高，低廉的成本逐漸得到廣泛應(yīng)用。無線收發(fā)機系統(tǒng)中的低噪聲放大器、混頻器、本機振蕩器以及中頻濾波器都能夠集成到單片CMOS收發(fā)機芯片上，實現(xiàn)整個從前端到后端的無線通信系統(tǒng)。作為射頻收發(fā)機中的關(guān)鍵模塊，壓控振蕩器（VoltageControlledOscillat，VCO）的相位

2、噪聲性能決定了收發(fā)機的選擇性和靈敏度，因此VCO的低噪聲設(shè)計技術(shù)一直是射頻集成電路領(lǐng)域中的重要研究課題，而基于CMOS工藝的寬帶VCO的低噪聲設(shè)計更是VCO設(shè)計的一個難點。本課題的主要目標(biāo)就是基于CMOS工藝設(shè)計一個能夠滿足IEEE802.11bg標(biāo)準(zhǔn)的低相位噪聲的VCO。論文首先總結(jié)了VCO目前的研究現(xiàn)狀，然后對VCO的設(shè)計理論進行了詳細(xì)的分析，包括振蕩器工作原理、性能指標(biāo)、常用結(jié)構(gòu)、片上電感和變?nèi)莨艿南嚓P(guān)理論以及Leeson和Haj

3、imiri相位噪聲模型等，并在此基礎(chǔ)上研究了VCO相位噪聲優(yōu)化技術(shù)。繼而提出了本課題的設(shè)計目標(biāo)和具體實現(xiàn)方案，即利用LC互補交叉耦合MOS管作為振蕩器的核心電路，通過調(diào)節(jié)PMOS和NMOS管的寬長比來優(yōu)化振蕩器的輸出波形和相位噪聲，采用了諧波濾除電阻技術(shù)和源極帶反饋電阻技術(shù)降低噪聲和功耗，并設(shè)計外圍電路保證振蕩器始終穩(wěn)定地工作在所需的狀態(tài)。VCO的振蕩擺幅在很大程度上決定著VCO的相位噪聲性能，存在一個最佳的擺幅可以得到最低的相位噪聲，

4、在寬帶VCO中，不同的頻率點，最佳振蕩擺幅的位置不同，為了獲得最優(yōu)的相位噪聲，可以通過自動幅度控制電路來調(diào)整VCO的尾電流，以補償諧振槽Q值的變化，調(diào)整到對應(yīng)的最佳擺幅位置。完成了適用于寬帶VCO的幅度檢測器、幅度比較器，可以和VCO直接耦合并且不受寬帶VCO輸出共模電平變化的影響，防止了電容耦合帶來的外部偏置噪聲對VCO相位噪聲的惡化。由于變?nèi)莨艿姆蔷€性會導(dǎo)致“AMPM”轉(zhuǎn)換，從而惡化相位噪聲性能，本文對諧振回路進行了優(yōu)化。論文基于M