本文關(guān)鍵詞：基于0.18μm CMOS工藝的正交壓控振蕩器研究

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【摘要】：近年來(lái),隨著無(wú)線通信技術(shù)的飛速發(fā)展,無(wú)線收發(fā)機(jī)射頻前端電路的設(shè)計(jì)也遭遇了新的挑戰(zhàn)。無(wú)線收發(fā)機(jī)射頻前端電路需要實(shí)現(xiàn)的功能包括:接收來(lái)自天線的微弱有用信號(hào)和發(fā)射可以順利傳播的射頻信號(hào),此過(guò)程需要本地振蕩器提供精準(zhǔn)的正交輸出信號(hào),在混頻器中混頻后可實(shí)現(xiàn)接收信號(hào)的下變頻和發(fā)射信號(hào)的上變頻。目前,對(duì)無(wú)線收發(fā)機(jī)射頻前端電路的設(shè)計(jì)主要是采用CMOS工藝技術(shù),本文對(duì)基于TSMC 0.18μm CMOS工藝的正交壓控振蕩器的研究具有一定意義。本文在研究了振蕩器的低壓低功耗和低相位噪聲等設(shè)計(jì)理論后,提出了兩種基于TSMC 0.18μm CMOS工藝的正交壓控振蕩器。本文主要工作可概括如下:(1)提出了一種基于TSMC 0.18μm CMOS工藝的2.4GHz襯底耦合技術(shù)正交壓控振蕩器。該電路采用襯底耦合技術(shù)實(shí)現(xiàn)正交輸出,在耦合過(guò)程中沒(méi)有附加的噪聲源和功耗;采用互補(bǔ)連接的尾晶體管開(kāi)關(guān)自偏置技術(shù),振蕩器自身的輸出信號(hào)可以作為偏置電壓注入尾晶體管的柵極,有效改善了電路相位噪聲;采用正向襯底偏置技術(shù)可降低NMOS管的閾值電壓,進(jìn)而降低了電源供電電壓及功耗。仿真結(jié)果表明:在1.2V供電電壓下,總功耗為3.3mW;調(diào)諧電壓在0~1.2V之間變化時(shí),頻率調(diào)諧范圍為2.13~2.87GHz;在中心頻率2.35GHz處,偏移中心頻率1MHz處的相位噪聲為-123.2dBc/Hz。(2)提出了一種基于TSMC 0.18μm CMOS工藝的3.4GHz電流復(fù)用技術(shù)正交壓控振蕩器。通過(guò)將NMOS交叉互耦對(duì)構(gòu)成的兩個(gè)壓控振蕩器上下堆疊,那么電流將依次流過(guò)上下兩個(gè)壓控振蕩器,以電流復(fù)用的形式降低了電路功耗;電路采用襯底耦合的方式,輸出端的電容可實(shí)現(xiàn)交流耦合,有效改善了電路相位噪聲。仿真結(jié)果表明:在1.2V供電電壓下,總功耗為3.6mW;調(diào)諧電壓在0~0.5V之間變化時(shí),頻率調(diào)諧范圍為3.41~3.50GHz;在中心頻率3.44GHz處,偏移中心頻率1MHz處的相位噪聲為-114.4d Bc/Hz。
【關(guān)鍵詞】：CMOS工藝 低壓低功耗 低相位噪聲 正交壓控振蕩器
【學(xué)位授予單位】：湖南師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN752
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-17
• 1.1 課題研究背景及研究意義10-11
• 1.2 無(wú)線接收機(jī)射頻前端電路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)11-13
• 1.2.1 超外差式接收機(jī)11-12
• 1.2.2 零中頻接收機(jī)12-13
• 1.2.3 低中頻接收機(jī)13
• 1.3 CMOS正交壓控振蕩器的研究現(xiàn)狀13-15
• 1.4 本論文的研究?jī)?nèi)容和組織結(jié)構(gòu)15-17
• 1.4.1 主要研究?jī)?nèi)容15-16
• 1.4.2 論文的組織結(jié)構(gòu)16-17
• 第二章 振蕩器研究的理論基礎(chǔ)17-30
• 2.1 振蕩器的基本原理17-20
• 2.1.1 雙端口負(fù)反饋系統(tǒng)分析17-18
• 2.1.2 單端能量補(bǔ)償系統(tǒng)分析18-20
• 2.2 電感電容壓控振蕩器結(jié)構(gòu)20-27
• 2.2.1 壓控振蕩器的數(shù)學(xué)模型20-21
• 2.2.2 窄帶電感電容壓控振蕩器21-22
• 2.2.3 寬帶電感電容壓控振蕩器22-24
• 2.2.4 正交輸出電感電容壓控振蕩器24-27
• 2.3 振蕩器相位噪聲27-30
• 2.3.1 相位噪聲概念27-28
• 2.3.2 相位噪聲研究方法28-30
• 第三章 0.18μm CMOS工藝的襯底耦合正交壓控振蕩器設(shè)計(jì)30-41
• 3.1 引言30
• 3.2 基本原理和電路實(shí)現(xiàn)30-38
• 3.2.1 傳統(tǒng)的正交壓控振蕩器30-31
• 3.2.2 本章提出的襯底耦合正交壓控振蕩器31-32
• 3.2.3 襯底耦合技術(shù)32-33
• 3.2.4 正向襯底偏置技術(shù)33-36
• 3.2.5 尾晶體管開(kāi)關(guān)自偏置技術(shù)36-38
• 3.3 仿真結(jié)果與分析討論38-40
• 3.3.1 時(shí)域輸出波形仿真結(jié)果38-39
• 3.3.2 頻率調(diào)諧范圍仿真結(jié)果39
• 3.3.3 相位噪聲仿真結(jié)果39-40
• 3.3.4 與相關(guān)論文的性能比較40
• 3.4 本章小結(jié)40-41
• 第四章 0.18μm CMOS工藝的電流復(fù)用正交壓控振蕩器設(shè)計(jì)41-50
• 4.1 引言41
• 4.2 基本原理及電路實(shí)現(xiàn)41-46
• 4.2.1 傳統(tǒng)的電流復(fù)用結(jié)構(gòu)壓控振蕩器41-43
• 4.2.2 本章提出的電流復(fù)用結(jié)構(gòu)正交壓控振蕩器43-44
• 4.2.3 可變電容偏置方法的實(shí)現(xiàn)44-45
• 4.2.4 尾電流源改進(jìn)方法的實(shí)現(xiàn)45-46
• 4.3 仿真結(jié)果及分析討論46-49
• 4.3.1 時(shí)域輸出波形仿真結(jié)果47
• 4.3.2 頻率調(diào)諧范圍仿真結(jié)果47-48
• 4.3.3 相位噪聲仿真結(jié)果48
• 4.3.4 與相關(guān)論文的性能比較48-49
• 4.4 本章小結(jié)49-50
• 第五章 總結(jié)與展望50-52
• 參考文獻(xiàn)52-58
• 附錄A (攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄)58-60
• 致謝60-61

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 郭鑫;龔敏;劉林濤;;基于電流復(fù)用技術(shù)的LC壓控振蕩器[J];微電子學(xué);2011年04期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 唐長(zhǎng)文;電感電容壓控振蕩器[D];復(fù)旦大學(xué);2004年

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本文編號(hào)：724300